專利名稱：半導(dǎo)體多值存儲器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體存儲器件，更具體地說其涉及一種用于存儲多值數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體多值只讀存儲器件。
這種半導(dǎo)體多值只讀存儲器件具有多個用于存儲多值數(shù)據(jù)的存儲單元，而這些多值數(shù)據(jù)分別是由多個被選擇性地賦值給這些存儲單元的閾值來表示的。多條字線被選擇性地連到這些存儲單元上，其中被選中的一條字線上的電位電平被逐級地改變。當(dāng)所選中的字線上的電位電平超過了被選中的一個存儲單元的閾值時，電流將流過被選中的該存儲單元，從而可以根據(jù)定時來確定存儲在其中的多值數(shù)據(jù)。


圖1所示為一種現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體多值只讀存儲器件。該現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體多值只讀存儲器件分為兩部分，即一個數(shù)據(jù)存儲部分1和一個參考電壓發(fā)生器2。該數(shù)據(jù)存儲部分1包括多個只讀存儲單元1a。盡管在圖1中未示出，但這些存儲單元1a被分別分組進(jìn)多個被分別指定了存儲體地址的存儲體中。
在每個存儲體中將只讀存儲單元排列成多行和多列。只讀存儲單元的各行分別被指定了行地址，而只讀存儲單元的各列則分別被指定了列地址。因此，利用存儲體地址，行地址和列地址可以從存儲單元陣列中選擇出只讀存儲單元。
對這些只讀存儲單元選擇性地提供給不同的閾值Vt0/Vt1/Vt2/Vt3，而每個只讀存儲單元的閾值在其制造過程中便已經(jīng)確定了。
數(shù)據(jù)存儲部分1另外包括一個存儲體地址譯碼器1b，一個行地址譯碼器1c，一個列地址譯碼器1d，一個存儲體選擇器1e及列選擇器1f/1g。只讀存儲單元的列被選擇性地連到位線DL上。行地址譯碼器1c通過字線WL與存儲單元的各行相連，并選擇性地將字線WL變?yōu)橐环N有效電平范圍內(nèi)的電平。正如接下來所要說明的，將逐級地改變所選中的字線WL上的有效電平，來查驗與所選中的字線相連的只讀存儲單元中是否存儲有多值數(shù)據(jù)。
存儲體地址譯碼器1b上加載有存儲體地址信號，而存儲體地址譯碼器將對此存儲體地址信號進(jìn)行譯碼以選擇性地將存儲體選擇線EL變?yōu)橐环N有效電平。存儲體被選擇性地連到該存儲體選擇線EL上，被選中的存儲體與位線DL相連。列地址譯碼器1d上加載有列地址信號，而列地址譯碼器1d將使列選擇器1f/1g對位線DL進(jìn)行選擇。列選擇器1g將把所選中的只讀存儲單元的列接地線。
數(shù)據(jù)存儲部分1另外包括讀出放大器SAMP00,SAMP01…和SAMPxx，差分電路DF00,DF01,...和DFxx和轉(zhuǎn)換器CONV00,CONV01,…和CONVxx。列選擇器1f/1g將讀出放大器SAMP00-SAMPxx連到被選中的位線DL上，并通過列選擇器1f向所選中的位線DL提供電流。如果被選中的只讀存儲單元中斷了該電流，則與其相關(guān)的位線將具有高電位電平。另一方面，如果該電流流過了所選中的只讀存儲單元，則相關(guān)位線上的電位電平將降為低電位電平。讀出放大器SAMP00-SAMPxx產(chǎn)生分別代表了所選位線DL上的電位電平的讀出信號SA00/SA01/.../SAxx，并將這些讀出信號SA00-SAxx分別提供給與其相關(guān)的差分電路DF00-DFxx。從參考電壓發(fā)生器2向差分電路DF00-DFxx加載參考信號RSA，由這些差分電路DF00-DFxx對讀出信號SA00-SAxx的幅值和參考信號RSA的幅值進(jìn)行比較。差分電路DF00-DFxx產(chǎn)生代表了多值讀出數(shù)據(jù)的讀出信號SO00-SOxx，而這些讀出信號SO00-SOxx則分別由差分電路DF00-DFxx提供給轉(zhuǎn)換器CONV00-CONVxx。轉(zhuǎn)換器CONV00-CONVxx的每一個分別將與其相關(guān)的讀出信號SO00-SOxx轉(zhuǎn)換為一個二位輸出數(shù)據(jù)信號DS00/DS01/…/DSxx。
數(shù)據(jù)存儲部分1另外包括一個恒定電壓發(fā)生器1h和一個電壓選擇器1j。該恒定電壓發(fā)生器1h產(chǎn)生三種恒定電壓VG1/VG2/VG3，并將這些恒定電壓VG1/VG2/VG3提供給電壓選擇器1j。電壓選擇器1j響應(yīng)定時信號PH1/PH2/PH3選擇性地將這些恒定電壓VG1/VG2/VG3傳送給行地址譯碼器1c。因此，行地址譯碼器1c在恒定電壓VG1,VG2和VG3之間逐級地改變所選字線WL上的電位電平。
參考電壓發(fā)生器2包括一個單獨的參考放大器2a，一個參考單元陣列2b，參考選擇器2c/2d，一個參考行地址譯碼器2e及一個參考存儲體選擇器2f。參考單元陣列2b包括排列成多行的參考存儲單元RMC，而這些參考存儲單元RMC通過參考存儲體選擇器2f可與參考位線RDL相連。參考選擇器2c被連在參考放大器2a和參考位線RDL之間，而另一個參考選擇器2d則被連在參考位線RDL與地線之間。
如圖2所示，參考行地址譯碼器2e通過參考字線RWL與參考存儲單元RMC相連，而賦值給該參考存儲單元RMC的閾值為Vt0。從恒定電壓發(fā)生器1h向該參考行地址譯碼器2e加載有恒定電壓VG1，于是參考行地址譯碼器2e將恒定電壓VG1加載到參考字線RWL上。參考放大器2a通過參考選擇器2c、參考位線RDL和參考存儲體選擇器2f向參考存儲單元RMC提供電流，參考位線上的電位電平被作為參考信號RSA提供給差分電路DF00-DFxx。
多值數(shù)據(jù)是以如下步驟從存儲單元陣列中讀出的。恒定電壓VG1/VG2/VG3和閾值Vt0/Vt1/Vt2/Vt3被調(diào)整為滿足如下的大小關(guān)系Vt0＜VG1＜Vt1＜VG2＜Vt2＜VG3＜Vt3恒定電壓VG1/VG2/VG3與閾值Vt0/Vt1/Vt2/Vt3之間的電勢差dV0被設(shè)計為恒定的，如下式
dV0=VG1-Vt0=VG2-Vt1=VG3-Vt2參考存儲單元RMC和參考字線RWL也滿足上述關(guān)系，即dV0=VG1-Vt0。
首先，假設(shè)所選中的一個存儲單元的閾值為Vt0。行地址譯碼器1c逐級地改變相關(guān)字線WL上的電位電平。當(dāng)該字線WL的電位電平變?yōu)閂G0時，則所選中的存儲單元將導(dǎo)通，從而電流將流過所選中的存儲單元。電流的大小與電位差dV0相對應(yīng)。相關(guān)位線上的電位電平將降為低電平Vsa0，讀出放大器SAMP00/…/SAMPxx向差分電路DF00/.../DFxx加載讀出信號SA00/.../SAxx。如上所述，參考存儲單元RMC的閾值被調(diào)節(jié)為Vt0，而參考行地址譯碼器2e則提供了一個代表了電位電平Vsa0的參考信號RSA。讀出信號SA00/.../SAxx的幅值與參考信號RSA的幅值相等，差分電路DF00/.../DFxx將讀出信號SO00/.../SOXX變?yōu)楦唠娖紿。
接著，假設(shè)所選中的存儲單元的閾值為Vt1。當(dāng)行地址譯碼器1c將字線WL的電勢變?yōu)楹愣妷篤G1時，被選中的存儲單元將保持截止?fàn)顟B(tài)，而與其相關(guān)的讀出放大器則向差分電路DF00/.../DFxx加載具有高電平Vsa3的讀出信號SA00/.../SAxx。該高電平Vsa3高于低電平Vsa0。由于讀出信號SA00/.../SAxx的電平比參考信號RSA的電平高，所以差分電路DF00/.../DFxx將把讀出信號SO00/.../SOXX保持為低電平。
行地址譯碼器1c將被選中的字線WL的電勢從恒定電壓VG1增大為下一個恒定電壓VG2。隨后所選中的存儲單元將導(dǎo)通。電流流過所選中的存儲單元，從而使得與其相關(guān)的位線DL的電位電平降為低電平Vsa0。差分電路DF00/.../DFxx由此認(rèn)為其相關(guān)位線DL的電位電平與參考位線RDL的電位電平相等，于是將讀出信號SO00/.../SOXX的電平變?yōu)楦唠娖紿。
如果所選中的存儲單元的閾值為Vt2，則與其相關(guān)的差分電路DF00/.../DFxx在恒定電壓VG2變?yōu)楹愣妷篤G3時將把讀出信號SO00/.../SOXX的電平從低電平變?yōu)楦唠娖健Ｈ欢?，字線WL上的恒定電壓VG3并不能使閾值為Vt3的被選中的存儲單元變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，所以被選中的存儲單元將一直停留在截止?fàn)顟B(tài)。因此，轉(zhuǎn)換器CONV00-CONVxx根據(jù)讀出信號SO00/.../SOXX從低電平L變?yōu)楦唠娖紿所在的定時來確定讀出數(shù)據(jù)的值。
現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體多值只讀存儲器件以閾值的形式將多值數(shù)據(jù)存儲在存儲單元陣列1a中，并在假設(shè)電位電平變得高于所選中的存儲單元的閾值時在其中將開始流過預(yù)定大小的電流的條件下來確定每個數(shù)據(jù)的值。然而，該假設(shè)并不總成立。如果工藝參數(shù)出現(xiàn)波動，則該波動將使得閾值偏離于其目標(biāo)值Vt0/Vt1/Vt2/Vt3。恒定電壓發(fā)生器1h則也可能會產(chǎn)生偏離于其設(shè)定值的恒定電壓VG1/VG2/VG3。在此情況下，恒定電壓VG1/VG2/VG3和閾值Vt0/Vt1/Vt2/Vt3之間的關(guān)系將不能被滿足，從而使轉(zhuǎn)換器CONV00-CONVxx不能為讀出數(shù)據(jù)正確地賦值。
圖3所示為從具有設(shè)計閾值為Vt0的第一存儲單元、閾值因工藝參數(shù)波動而由設(shè)定值Vt1偏移為稍大值Vt1u的第二存儲單元，閾值為設(shè)定閾值Vt2的第三存儲單元和閾值為設(shè)定閾值Vt3的第四存儲單元中讀出數(shù)據(jù)的過程。恒定電壓VG1/VG2被調(diào)整為設(shè)定值。然而，恒定電壓VG3d則由于恒定電壓發(fā)生器1h中的問題而比所設(shè)定的恒定電壓VG3要低。
從第一和第四存儲單元中可以正確地讀出數(shù)據(jù)，因而將省略對其的說明。第二存儲單元的閾值Vt1u高于所設(shè)定的閾值Vt1。第二存儲單元由于字線WL上的恒定電壓VG1而被截止。當(dāng)字線WL變?yōu)楹愣妷篤G2時，第二存儲單元將導(dǎo)通。然而，字線WL和閾值Vt1u之間的電勢差要小于字線WL和Vt1之間的電勢差。其結(jié)果是，電流不象通常那么強，從而使得位線DL的電勢僅僅降為電位電平Vsa0與Vsa3之間的一個電位電平Vsa1。另一方面，參考電壓發(fā)生器2將參考信號RSA固定為電位電平Vsa0，所以差分電路DF00/.../DFxx將判定位線上的電位電平?jīng)]有達(dá)到高電平H。只有當(dāng)字線WL的電勢變?yōu)楹愣妷篤G3時，差分電路DF00/.../DFxx才認(rèn)為位線上的電位電平足夠低以改變讀出信號SA00/.../SAxx的電平。因此，延遲了到高電平的變化。
在位線DL上的電位電平變?yōu)楹愣妷篤G3d之前第三存儲單元將使其保持在高電平上，因此差分電路DF00/.../DFxx將把讀出信號SO00/.../SOXX保持為低電平L。當(dāng)字線被變?yōu)楹愣妷篤G3d時，字線WL的電勢將超過閾值Vt2，從而使第三存儲單元導(dǎo)通。然而，恒定電壓VG3d與閾值Vt2之間的電位電平比通常要小，所以電流的大小也小于通常的電流。因此，位線DL的電勢將降為電位電平Vsa2的中間值，而相關(guān)的差分電路DF00/.../DFxx則將把讀出信號SO00/.../SOXX調(diào)整為低于高電平H的一個中間電平M。
正如所能理解的，有缺陷的存儲單元和有缺陷的恒定電壓發(fā)生器1h將減小讀出信號SO00/.../SOXX與轉(zhuǎn)換器CONV00/.../CONVxx中的高/低電平之間的差數(shù)，從而使得轉(zhuǎn)換器CONV00/.../CONVxx易于對讀出數(shù)據(jù)作出誤判。因此，現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體多值只讀存儲器件中的固有問題是讀出數(shù)據(jù)的可靠性低。
因此本發(fā)明的一個重要目的是提供一種向外部裝置輸送可靠讀出數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體存儲器件。
為了實現(xiàn)此目的，本發(fā)明提出一種對存儲單元陣列和參考單元陣列進(jìn)行相同影響的思想。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種半導(dǎo)體多值存儲器件，包括存儲單元陣列，其包括多個存儲單元，用于存儲選擇性地表示多于兩個的值的多條數(shù)據(jù)信息；尋址電路，其具有多條選擇性地與所述多個存儲單元相連的選擇線，并用于驅(qū)動所述選擇線中的至少一條以在對應(yīng)于所述多于兩個的值的不同定時讀出所述多條數(shù)據(jù)信息；參考信號發(fā)生器，其包括多個用于存儲分別代表所述多于兩個的值的所述參考數(shù)據(jù)信息的子信息段的參考單元，還包括參考選擇線，其分別與所述多個參考單元相連，并被選擇性地驅(qū)動，以在從所述不同定時中選擇并與所述多于兩個的值中的至少兩個對應(yīng)的定時讀出所述每條數(shù)據(jù)信息的所述子信息段；及數(shù)據(jù)鑒別器，其與所述存儲單元陣列及所述參考信號發(fā)生器相連，并根據(jù)從所述存儲單元陣列中讀出的參考數(shù)據(jù)信息確定每條數(shù)據(jù)信息的值以產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)信號，這種半導(dǎo)體多值存儲器件的特性和優(yōu)點將從接下來結(jié)合附圖所進(jìn)行的說明中變得顯而易見，其中圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體多值只讀存儲器件的結(jié)構(gòu)方框圖；圖2所示為現(xiàn)有技術(shù)半導(dǎo)體多值只讀存儲器件中的參考存儲單元陣列的電路結(jié)構(gòu)的電路圖；圖3所示為在現(xiàn)有技術(shù)的有缺陷多值只讀存儲器件中所觀察到的電位波形圖；圖4所示為根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體多值只讀存儲器件的電路結(jié)構(gòu)的電路圖；圖5所示為裝在半導(dǎo)體多值只讀存儲器件中的一個數(shù)據(jù)存儲部分的電路結(jié)構(gòu)的電路圖；圖6所示為流過數(shù)據(jù)存儲部分的一條電流通路的電路圖；圖7所示為一起裝在數(shù)據(jù)存儲部中的讀出放大器和差分電路的電路結(jié)構(gòu)的電路圖；圖8所示為裝在半導(dǎo)體多值只讀存儲器件中的參考單元陣列的電路結(jié)構(gòu)的電路圖；圖9所示為裝在該半導(dǎo)體多值只讀存儲器件中的參考放大器和轉(zhuǎn)換電路的電路結(jié)構(gòu)的電路圖10所示為一條被選中的字線上的電勢變化的示意圖；圖11所示為在該半導(dǎo)體多值只讀存儲器件的一個優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品中所觀察到的基本信號的波形圖；圖12所示為在該半導(dǎo)體多值只讀存儲器件的另一個產(chǎn)品中所觀察到的基本信號的波形圖；圖13所示為根據(jù)本發(fā)明的另一個半導(dǎo)體多值只讀存儲器件的結(jié)構(gòu)方框圖；圖14所示為裝在該半導(dǎo)體多值只讀存儲器件中的參考選擇器和參考放大器的電路結(jié)構(gòu)的電路圖；圖15所示為根據(jù)本發(fā)明的在一種半導(dǎo)體多值只讀存儲器件的結(jié)構(gòu)方框圖；圖16所示為裝在該種半導(dǎo)體多值只讀存儲器件中的一個參考選擇器和一個參考放大器的電路結(jié)構(gòu)的電路圖；圖17所示為一個參考單元陣列和一個參考存儲體選擇器的相關(guān)部分的結(jié)構(gòu)的電路圖；圖18所示為根據(jù)本發(fā)明的另一種半導(dǎo)體多值只讀存儲器件的結(jié)構(gòu)方框圖；圖19所示為裝在該種半導(dǎo)體多值只讀存儲器件中的一個參考放大器和一個參考存儲體選擇器的電路結(jié)構(gòu)的電路圖；圖20所示為裝在該種半導(dǎo)體多值只讀存儲器件中的參考行選擇器的電路結(jié)構(gòu)的電路圖；圖21所示為一條參考字線上的電位電平的示意圖。
第一實施例參照圖4，半導(dǎo)體多值只讀存儲器件是在一個半導(dǎo)體芯片20上進(jìn)行加工的。該半導(dǎo)體多值只讀存儲器件分為一個數(shù)據(jù)存儲部分21及一個參考電壓發(fā)生器22。該半導(dǎo)體多值只讀存儲器件為掩模ROM(只讀存儲器)類型，其多值數(shù)據(jù)在加工處理的過程中便已存儲于其中。參考電壓發(fā)生器22在與數(shù)據(jù)存儲部分21中相同的條件下產(chǎn)生一個參考信號RS，并將該參考信號RS提供給數(shù)據(jù)存儲部21。另外還通過逐級地改變電勢來讀出數(shù)據(jù)，并對讀出信號SO00/.../SOXX與參考信號RS進(jìn)行比較以產(chǎn)生二位輸出數(shù)據(jù)信號DS00/DS01/.../DSxx。該二位輸出數(shù)據(jù)信號DS00-DSxx被提供給一個外部裝置(未示出)。
數(shù)據(jù)存儲部21包括一個存儲單元陣列21a。多個只讀存儲單元構(gòu)成了該存儲單元陣列21a。盡管在圖4中并未示出，但存儲單元陣列21a被劃分為多個被分別指定了存儲體地址的存儲體。每個存儲體中的只讀存儲單元被排列成多行和多列。對只讀存儲單元的各行分別指定了行地址，而對其各列則分別指定了列地址。因此，利用存儲體地址、行地址和列地址可以從存儲單元陣列21a中選擇出只讀存儲單元。
這些只讀存儲單元由場效應(yīng)晶體管來實施，對這些場效應(yīng)晶體管選擇性地賦予不同的閾值Vt0/Vt1/Vt2/Vt3，而每個只讀存儲單元的閾值在加工處理過程中便已被確定了。
數(shù)據(jù)存儲部21另外包括一個存儲體地址譯碼器21b，存儲體選擇線BL，行地址譯碼器21c，字線WL，列地址譯碼器21d，存儲體選擇器21e，列選擇器21f/21g，主/子虛擬地線MG/SG，主/子位線MD/SD。存儲體地址譯碼器21b，行地址譯碼器21c和列地址譯碼器21d上分別加載有存儲體地址信號、行地址信號和列地址信號，存儲體地址譯碼器21b，行地址譯碼器21c和列地址譯碼器21d分別對存儲體選擇器21e,字線WL和列選擇器21f/21g進(jìn)行控制。
這些電路元件和只讀存儲單元之間的排列如圖5所示。字線WL00,...,WL0n,...和WLxx與只讀存儲單元C001,...,C007...；Cn1,...Cn7..；Cxx1,...Cxx7相連。字線WL00-WLxx與行地址譯碼器21c相連，并被選擇性地驅(qū)動為有效電勢范圍。
虛擬子地線SG01-SG12和子位線SD01-SD12由形成在半導(dǎo)體芯片20中的細(xì)長雜質(zhì)區(qū)來實施。虛擬子地線SG01/SG02/SG11/SG12被子位線SD01/SD02/SD11/SD12交叉間隔開，而虛擬子地線SG01-SG12和子位線SD01-SD12與只讀存儲單元C001-C007,Cn1-Ch7,...,Cxx1-Cxx7的各行的源/漏節(jié)點相連。因此，子位線SD1-SD12每一條均可以通過一個只讀存儲單元與虛擬子地線SD1-SD12中相關(guān)的一條相連。
存儲體選擇器21e由兩組N溝道增強型開關(guān)晶體管Qn18來實施。第一列N溝道增強型開關(guān)晶體管Qn14被連在子位線SD01-SD12與主位線MD1/MD2之間，存儲體選擇線BL1/BL2被連在n溝道增強型開關(guān)晶體管Qn21/Qn22的柵電極與n溝道增強型開關(guān)晶體管Qn23/Qn24的柵電極之間。存儲體地址譯碼器21b選擇性地將存儲體選擇線BL1/BL2變?yōu)橛行Ц唠娖?，而主位線MD1-MS2則被選擇性的連到子位線SD01-SD02和SD11-SD12上。第二組n溝道增強型開關(guān)晶體管Qn25/Qn26/Qn27/Qn28則被連在虛擬地線SG01-SG12和主虛擬地線MG1/MG2之間。存儲體選擇線BL11/BL12被分別連到n溝道增強型開關(guān)晶體管Qn25/Qn26的柵電極和n溝道增強型開關(guān)晶體管Qn27/Qn28的柵電極上，而存儲體地址譯碼器21b則選擇性地將存儲體選擇線BL11/BL12變?yōu)橛行Ц唠娖?，虛擬地線SG01/SG02和SG11/SG12被選擇性地連到主虛擬地線MG1/MG2上。由此，存儲體地址譯碼器21b控制存儲體選擇器21e以使主位線MD1/MD2可以通過被選中行的只讀存儲單元分別與主虛擬地線MG1/MG2相連。假設(shè)利用存儲體地址信號、行地址信號和列地址信號來從存儲單元陣列21a中選擇出只讀存儲單元Cn3。如果字線WL0n的電勢升高到所選只讀存儲單元Cn3的閾值之上，則電流將通過列選擇器21f主位線MD1、n溝道增強型開關(guān)晶體管Qn21、子位線SD02流入到所選的只讀存儲單元Cn3中，并流過所選中的只讀存儲單元Cn3。該電流另外還經(jīng)過虛擬子地線SG02、n溝道增強型開關(guān)晶體管Qn27、主地線MG1和列選擇器21g流入到地線中。該電流通路如圖6中的箭頭AR1所示。
回到圖4，數(shù)據(jù)存儲部21另外包括讀出放大器SAM00,SAM01…和SAMxx，差分電路DF00/.../DFxx和轉(zhuǎn)換器CV00,CV01,...和CVxx。列選擇器21f選擇性地將這些讀出放大器SAMP00-SAMPxx連到所選中的主位線MD上，并通過列選擇器21f向所選中的位線MD加載電流。如果一個被選中的只讀存儲單元中斷了該電流，則與其相關(guān)的主位線MD將具有高電位電平。另一方面，如果該電流通過所選中的只讀存儲單元流到了主虛擬地線MG上，則相關(guān)位線上的電位電平將降為低電位電平，該電位降同樣也被相關(guān)的讀出放大器SAM00-SAMxx檢測到。
讀出放大器SAM00-SAMxx產(chǎn)生分別代表了所選主位線MD上的電位電平的讀出信號SA00/.../SAxx，并將這些讀出信號SA00-SAxx分別提供給與其相關(guān)的差分電路DF00-DFxx。該參考信號RS從參考電壓發(fā)生器22提供給差分電路DF00-DFxx，而差分電路DF00-DFxx則對讀出信號SA00-SAxx的幅值和參考信號RS的幅值進(jìn)行比較。如上所述，當(dāng)閾值Vt0/Vt1/Vt2/Vt3出現(xiàn)波動時，參考電壓發(fā)生器22將如下所要詳細(xì)說明的那樣改變該參考信號RS的電位電平。差分電路DF00-DFxx產(chǎn)生代表了多值讀出數(shù)據(jù)的讀出信號SO00-SOxx，而讀出信號SO00-SOxx分別由差分電路DF00-DFxx提供給轉(zhuǎn)換器CV00-CVxx。轉(zhuǎn)換器CV00-CVxx每一個均將相關(guān)的讀出信號SO00-SOxx轉(zhuǎn)換為一個二位輸出數(shù)據(jù)信號DS00-DSxx，而該二位輸出數(shù)據(jù)信號DS00-DSxx被輸送給外部電路(未示出)。
參照圖7，其中詳細(xì)顯示了讀出放大器SAM00-SAMxx中的一個以及相關(guān)的差分電路DF00-DFxx。讀出放大器SAM00-SAMxx包括串聯(lián)在正電源電壓線Vdd和輸入節(jié)點IN1之間的p溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qp20/Qp21和一個n溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qn31，及一個連在輸入節(jié)點IN1和n溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qn31的柵電極之間的轉(zhuǎn)換器INV21。p溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qp20的柵電極與地線GND相連，并對從正電源電壓線Vdd流入到下一個p溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qp21中的電流提供恒定的阻抗。p溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qp21的柵電極與一個輸出節(jié)點OUT1相連，并根據(jù)輸出節(jié)點OUT1上的電位電平來改變溝道阻抗。
輸入節(jié)點IN1可以通過列選擇器21f、主位線MD中的一條、存儲體選擇器21e和子位線SD中的一條與一個被選中的存儲單元相連。如果所選中的存儲單元被截止了，則該子位線和輸入節(jié)點IN1將開始向等于正電源電壓的高電平上升。轉(zhuǎn)換器INV21將輸出節(jié)點變?yōu)榈碗娖剑⒃摰碗娖郊虞d到n溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qn31的柵電極上。n溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qn31被截止，而輸出節(jié)點OUT1則被變?yōu)楦唠娖?。輸出?jié)點OUT1處的電位電平則被用作讀出信號SA00-SAxx。
與此相反，當(dāng)所選中的只讀存儲單元導(dǎo)通時，電流通過所選中的只讀存儲單元流進(jìn)到虛擬子地線SG中，則主位線MD和輸入節(jié)點IN1開始向低電平下降。輸入節(jié)點1N1處的電位電平將變得低于轉(zhuǎn)換器INV21的閾值，從而使轉(zhuǎn)換器INV21將輸出節(jié)點變?yōu)楦唠娖?。因此，n溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qn31將導(dǎo)通，而輸出節(jié)點OUT1向某一個低電平衰減。因此，讀出放大器SAM00-SAMxx將改變讀出信號SA00-SAxx的電平。
差分電路DF00-DFxx包括與正電源電壓線Vdd并聯(lián)的p溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qp22/Qp23及連在p溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qp22/Qp23的漏節(jié)點與一個公共節(jié)點CN1之間的n溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qn32/Qn33。公共節(jié)點CN1被接地。p溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qp22/Qp23的柵電極分別加載有讀出信號SA00-SAxx和參考信號RS。讀出信號SO00-SOxx由p溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qp22和n溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qn32之間的公共漏節(jié)點CN2提供，而另一個公共漏節(jié)點CN3則與n溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qn32/Qn33的柵電極相連。在電流驅(qū)動能力方面p溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qp22與另一個p溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qp23相同。而n溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qn33的電流驅(qū)動能力則是另一個n溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qn32的電流驅(qū)動能力的兩倍。
如果讀出信號SA00-SAxx的電平低于參考信號RS的電平，則p溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qp22將允許流過大強度的電流，從而使讀出信號SO00-SOxx上升為高電平。另一方面，當(dāng)讀出信號SA00-SAxx的電平高于參考信號RS的電平時，p溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qp22將限制該電流的大小，從而使流進(jìn)公共漏節(jié)點CN2的電流很小。其結(jié)果是，讀出信號SO00-SOxx將降為低電平。
參考圖4，數(shù)據(jù)存儲部21另外包括一個恒定電壓發(fā)生器21h及一個電壓選擇器21j。該恒定電壓發(fā)生器21h產(chǎn)生三種恒定電壓VG1/VG2/VG3，并將這些恒定電壓VG1/VG2/VG3提供給電壓選擇器21j。電壓選擇器21j響應(yīng)定時信號PH1/PH2/PH3以選擇性地將這些恒定電壓VG1/VG2/VG3傳送給行地址譯碼器21c。行地址譯碼器21c將被選中的字線WL驅(qū)動為給定的恒定電壓VG1/VG2/VG3。因此，行地址譯碼器21c將在恒定電壓VG1,VG2和VG3之間逐級地改變所選字線WL上的電位電平。對恒定電壓VG1/VG2/VG3和閾值Vt0/Vt1/Vt2/Vt3進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使其滿足Vt0＜VG1＜Vt1＜VG2＜Vt2＜VG3＜Vt3的關(guān)系。在這種情況下，在定時信號PH1，定時信號PH2和定時信號PH3分別將恒定電壓VG1/VG2/VG3加載到行地址譯碼器21c上。
參考電壓發(fā)生器22包括參考單元陣列22a/22b/22c，與恒定電壓發(fā)生器21h相連的參考行選擇器22d，參考選擇器22e/22f，參考放大器22g/22h/22j，轉(zhuǎn)換電路22k及連在參考單元陣列22a/22b/22c與參考選擇器22e/22f之間的參考存儲體選擇器22m/22n/p。參考行選擇器22d逐級地在恒定電壓VG1/VG2/VG3之間改變參考字線RWLa/RWLb/RWLc的電位電平。參考選擇器22f將參考單元陣列22a/22b/22c與地線連在一起，而參考選擇器22e則將參考單元陣列22a/22b/22c分別與參考放大器22g/22h/22j連在一起。轉(zhuǎn)換電路22k響應(yīng)定時信號PH1/PH2/PH3以順序地將參考放大器22g/22h/22j連到差分電路DF00-DFxx上。參考選擇器22e/22f的電路結(jié)構(gòu)分別與列選擇器21f/g的電路結(jié)構(gòu)類似。
參考單元陣列22a/22b/22c如圖8所示。除了每行的數(shù)目之外參考單元陣列22a/22b/22c的排列形式與存儲單元陣列21a相類似。參考單元陣列22a將參考單元RCa調(diào)節(jié)為閾值Vt0。另一方面，參考單元陣列22b/22c分別將參考單元RCb調(diào)節(jié)閾值為Vt1而將參考單元RCc的閾值調(diào)節(jié)為Vt2。參考單元RCa/RCb/RCc與存儲單元一起被制造在半導(dǎo)體芯片20上，而參考單元RCa/RCb/RCc的閾值與具有對應(yīng)閾值的存儲單元被一起調(diào)節(jié)為Vt0/Vt1/Vt2。因此，即使工藝參數(shù)發(fā)生了波動，該波動將同樣程度地影響存儲單元的閾值和參考單元RCa/RCb/RCc的閾值。另外，參考行選擇器22d逐級地將參考字線RWLa/RWLb/RWLc變?yōu)楹愣妷篤G1/VG2/VG3。即使恒定電壓發(fā)生器21h出現(xiàn)問題而使恒定電壓VG1/VG2/VG3偏離開所設(shè)定的值，但其在存儲單元和參考單元RCa/RCb/RCc之間分別對溝道阻抗的所產(chǎn)生的影響是相等的。
參考存儲體選擇器22m/22n/22p由多組n溝道增強型開關(guān)場效應(yīng)晶體管Qn41/Qn42/Qn43/Qn44/Qn45/Qn46/Qn47/Qn48/Qn49/Qn50/Qn51/Qn52/Qn53/Qn54/Qn55來分別實施。n溝道增強型開關(guān)晶體管Qn43到Qn55的柵電極上選擇性地加載有高電平H和低電平L。因此，主參考位線RMD1/RMD2/RMD3通過n溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qn41/Qn46/Qn51及相關(guān)子位線分別與參考存儲單元RCa/RCb/RCc相連，而參考單元RCa/RCb/RCc則通過虛擬地線和n溝道增強型開關(guān)晶體管Qn45/Qn50/Qn55分別與主參考地線RMG11/RMG21/RMG31相連。
參考圖9，參考放大器22g/22h/22j被連在轉(zhuǎn)換電路22k與參考選擇器22e之間。如上所述，參考選擇器22e的電路結(jié)構(gòu)基本上類似于列選擇器21f的電路結(jié)構(gòu)。盡管列地址譯碼器21d通過多條信號線，一條正恒定電壓線Vgc與合在一起構(gòu)成參考選擇器22e的n溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qn60/Qn61/Qn62相連。該正恒定電壓線Vgc的電位電平與被列地址譯碼器21d驅(qū)動為有效電平的信號線的電位電平相等，而n溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qn60/Qn61/Qn62提供與列選擇器21f相等的溝道阻抗。
參考放大器22g/22h/22j的電路結(jié)構(gòu)與讀出放大器SAMP00-SAMPxx的電路結(jié)構(gòu)相類似，因此，參考放大器22g/22h/22j每個的電路元件的標(biāo)注與讀出放大器SAMP00-SAMPxx中相對應(yīng)的電路元件的標(biāo)注相同，并不再作詳細(xì)地說明。參考放大器22g/22h/22j的元件晶體管與讀出放大器SAM00-SAMxx之間的元件晶體管的晶體管特性相同。因此，參考放大器22g/22h/22j將產(chǎn)生分別代表了主參考位線RMD1/RMD2/RMD3上的電位電平的讀出信號RA1/RA2/RA3，而讀出信號RA1/RA2/RA3的電位電平分別與閾值分別為Vt0,Vt1和Vt2的存儲單元的讀出信號SA00-SAxx的電位大致相等。
轉(zhuǎn)換電路22k包括3個連在參考放大器22g/22h/22j與差分電路DF00-DFxx之間的傳輸門及反相器INV21/INV32/INV33。這3個傳輸門每一個均是通過將一個n溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qn63/Qn64/Qn65和一個p溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qp31/Qp32/Qp33并聯(lián)在一起來實施的。定時信號PH1/PH2/PH3被直接加載到n溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qn63/Qn64/Qn65的柵電極上，并另外通過反相器INV21/INV32/INV33加載到p溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qp31/Qp32/Qp33的柵電極上。因此，傳輸門Qn63/Qp31,Qn64/Qp32,Qn65/Qp33被順序地導(dǎo)通，而轉(zhuǎn)換電路22k則逐級地將參考信號RS的電位電平調(diào)節(jié)為讀出信號RA1/RA2/RA3的電位電平。從參考放大器22g/22h/22j的輸出節(jié)點OUT1到地線的總阻抗被設(shè)計為與從讀出放大器SAM00-SAMxx的輸出節(jié)點OUT1到地線的總阻抗大致相等，而傳輸門Qn63/Qp31,Qn64/Qp32,Qn65/Qp33的溝道阻抗則可忽略不計。因此，表示已變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)的讀出信號SA00-SAxx的電位電平等于參考信號RS的電位電平。
轉(zhuǎn)換器CV00-CVxx與現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體多值只讀存儲器件中的轉(zhuǎn)換器相類似，因此這里將不再額外對其進(jìn)行說明。
本半導(dǎo)體多值只讀存儲器件的工作過程如下。假設(shè)外部裝置(未示出)向該半導(dǎo)體多值只讀存儲器件提供了表示了存儲單元Cn3(見圖5)的存儲體/行/列地址。列選擇器21f/21g分別將讀出放大器SAM00和地線連到主位線MD1與主虛擬地線MG1上，而存儲體選擇器21e則將主位線MD1和主虛擬地線MG1連到子位線SD02和虛擬子地線SG02上。相鄰的主虛擬地線MG2被預(yù)充電以使用于存儲單元Cn5/Cn6/Cn7…的細(xì)長雜質(zhì)區(qū)不會起到負(fù)載的作用。
行地址譯碼器21c選擇字線WL0n，并逐級地將所選中的字線WL0n的電平變?yōu)楹愣妷弘娖絍G1/VG2/VG3。其結(jié)果是，如圖6中的箭頭AR1所示電流從讀出放大器SAM00經(jīng)過存儲單元Cn3流進(jìn)地線中。
圖10所示為一條被選中的字線WL上的電位電平示意圖。所選中的該條字線WL0n在時刻t1開始向恒定電壓電平VG1上升，在時刻t2開始向恒定電壓電平VG2上升，而在時刻t3則開始向恒定電壓電平VG3上升。為了使差數(shù)dV0保持恒定，恒定電壓電平VG1/VG2/VG3和閾值Vt0/Vt1/Vt2被設(shè)計為滿足如下關(guān)系。
dV0=VG1-Vt0=VG2-Vt1=VG3-Vt2如果存儲單元和參考單元RCa/RCb/RCc的閾值被正確地調(diào)整為Vt0/Vt1/Vt2/Vt3，則將如圖1所示來對存儲單元進(jìn)行存取。經(jīng)過恒定電壓電平VG1/VG2將被選中的字線WL逐級地變?yōu)楹愣妷弘娖絍G3，而參考字線RWLa/RWLb/RWLc分別在時刻t11,t12和t13被順序地變?yōu)楹愣妷弘娖絍G1/VG2/VG3。
參考單元RCa/RCb/RCc與參考字線RWLa/RWLb/RWLc之間的電勢差從時刻t11起一直到時刻t14均保持恒定，而沿電流通路的總阻抗則等于數(shù)據(jù)存儲部21與參考信號發(fā)生器22之間的總阻抗。閾值為Vt0的存儲單元容許電流從中流過，而該電流的大小等于流過參考單元Rca的電流的大小。類似地，閾值為Vt1的存儲單元容許電流從中流過，而電流的大小等于流過參考單元RCb的電流的大小。閾值為Vt2的存儲單元容許電流從中流過，而電流的大小等于流過參考單元RCc的電流的大小。在這種情況下，因為流過參考單元RCa/RCb/RCc的電流彼此相等，參考信號發(fā)生器22將把參考信號RS保持在一個恒定的電平Vsa0上。
閾值為Vt0的存儲單元在時刻t11導(dǎo)通，從而使讀出信號SA00-SAxx變?yōu)殡妷弘娖絍sa0。因此，差分電路DF00-DFxx將容許讀出信號SA00-SAxx的電位電平變得與參考信號RS相等，并在時刻t11之后立即將讀出信號SO00-SOxx變?yōu)楦唠娖紿。由于所選中的字線WL上的電位電平，讀出信號SA00-SAxx在時刻t12和時刻t13被逐級地拉低，而差分電路DF00-DFxx則將讀出信號SO00-SOxx保持為高電平。
閾值為Vt1的存儲單元在時刻t12導(dǎo)通，而讀出信號SA00-SAxx被變?yōu)殡妷弘娖絍sa0。因此，差分電路DF00-DFxx將容許讀出信號SA00-SAxx的電位電平變得與參考信號RS相等，并在時刻t12之后立即將讀出信號SO00-SOxx改變?yōu)楦唠娖紿。由于所選中的字線WL上的電位電平，讀出信號SA00-SAxx在時刻t13被逐級地拉低，而差分電路DF00-DFxx則將讀出信號SO00-SOxx保持為高電平。
閾值為Vt2的存儲單元在時刻t13導(dǎo)通，而讀出信號SA00-SAxx被改變?yōu)殡妷弘娖絍sa0。因此，差分電路DF00-DFxx將容許讀出信號SA00-SAxx的電位電平變得與參考信號RS相等，并在時刻t13之后立即將讀出信號SO00-SOxx改變?yōu)楦唠娖紿。然而閾值為Vt3的存儲單元并沒有導(dǎo)通，所以讀出信號SA00-SAxx將仍舊為電壓電平Vsa3。因此，差分電路DF00-DFxx將把讀出信號SO00-SOxx保持為低電平L。
因此差分電路DF00-DFxx的確區(qū)分開了讀出數(shù)據(jù)，所以本半導(dǎo)體多值只讀存儲器件不再輸送任何代表了不同于所讀出數(shù)據(jù)的一個數(shù)據(jù)的二位輸出數(shù)據(jù)。
即使閾值Vt0/Vt1/Vt2/Vt3和/或恒定電壓VG1/VG2/VG3偏離開其設(shè)定值，本半導(dǎo)體多值只讀存儲器件也可以正確地區(qū)分開讀出數(shù)據(jù)。圖12所示為從本半導(dǎo)體多值只讀存儲器件的一個產(chǎn)品中讀出的數(shù)據(jù)。在該半導(dǎo)體多值只讀存儲器件中，閾值Vt1被意外地變?yōu)橐粋€稍高的電平Vt1u，而恒定電壓發(fā)生器21h則產(chǎn)生一個低于設(shè)定電平VG3的恒定電平VG3d。
當(dāng)外部裝置存取閾值為Vt0和Vt3的存儲單元時，讀出信號SA00-SAxx和讀出信號SO00-SOxx與圖11所示的信號相類似，出于簡潔的目的這里省略對其的說明。
假設(shè)外部裝置由于加工處理中的參數(shù)波動而存取閾值為Vt1u的存儲單元。盡管被選中的字線WL的電位為恒定電壓電平VG1，存儲單元仍被截止，于是讀出放大器SAM00-SAMxx將高電平Vsa3加載到差分電路DF00-DFxx上，而參考信號RS的電位則為低電平Vsa0。差分電路DF00-DFxx判斷出讀出信號SA00-SAxx的電位高于參考信號RS的電位，于是將把讀出信號SO00-SOxx保持為低電平。
在時刻t22所選中的字線WL的電位被變?yōu)楹愣妷弘娖絍G2，從而使被選中的存儲單元導(dǎo)通。由于閾值Vt1u與字線WL之間的電勢差小于dV0，于是將讀出信號SA00-SAxx調(diào)節(jié)為稍高于低電平Vsa0的中間電平Vsa2。然而，該波動同樣也將參考單元RCb的閾值變?yōu)閂t1u，因此參考信號發(fā)生器22便也會將參考信號RS的電位調(diào)整為中間電平Vsa2。因此，差分電路DF00-DFxx將認(rèn)為讀出放大器SAM00-SAMxx將讀出信號SA00-SAxx的電位下拉為參考信號RS的電位電平，從而將讀出信號SO00-SOxx變?yōu)楦唠娖紿。因此，本半導(dǎo)體多值只讀存儲器件消除了閾值從Vt1偏離為Vt1u的影響。
接著，假設(shè)外部裝置存取閾值為Vt2的存儲單元。當(dāng)字線WL的電平為恒定電壓電平VG1和VG2時，所選中的存儲單元被截止，而讀出放大器SAM00-SAMxx將把讀出信號SA00-SAxx保持為高電平。差分電路DF00-DFxx則將讀出信號SO00-SOxx保持為低電平L。所選中的字線WL的電位在時刻t23變?yōu)楹愣妷弘娖絍G3d，于是將所選中的存儲單元導(dǎo)通。由于恒定電壓發(fā)生器21h的故障，閾值Vth2與字線WL之間的電勢差將小于dV0。然而由于參考字線RWLc也被驅(qū)動為恒定電壓電平VG3d，因此參考字線RWLc與參考單元RCc之間的電勢差也將小于dV0。讀出信號SA00-SAxx和參考信號RS同時被調(diào)節(jié)為一個中間電位電平Vsa2，而差分電路DF00-DFxx將認(rèn)為讀出信號SA00-SAxx的電位電平與參考信號RS的電位電平相等。其結(jié)果是，差分電路DF00-DFxx將讀出信號SO00-SOxx變?yōu)楦唠娖紿。因此本半導(dǎo)體多值只讀存儲器件消除了恒定電壓發(fā)生器21h的故障的影響。
即使其它的閾值和其它的恒定電壓發(fā)生了偏離，本半導(dǎo)體多值只讀存儲器件也能夠正確地區(qū)分開讀出數(shù)據(jù)。
如上所述，工藝參數(shù)的波動和恒定電壓發(fā)生器21h的故障相同程度地影響著存儲單元和參考單元RCa/RCb/RCc，從而使差分電路DF00-DFxx依然能夠正確地區(qū)分開讀出數(shù)據(jù)。
在此情況中，存儲體地址譯碼器21b，行地址譯碼器21c，列地址譯碼器21d，存儲體選擇器21e，列選擇器21f/21g，讀出放大器SAM00-SAMxx和字線WL作為一個整體構(gòu)成了一個尋址電路，而恒定電壓發(fā)生器21h，電壓選擇器21j，差分電路DF00-DFxx和轉(zhuǎn)換器CV00-CVxx合在一起則構(gòu)成了一個數(shù)據(jù)鑒別器。第二實施例參照圖13，實施本發(fā)明的另一種半導(dǎo)體多值只讀存儲器件主要包括一個數(shù)據(jù)存儲部分31和一個參考信號發(fā)生器32。該數(shù)據(jù)存儲部分31的結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)存儲部分21的結(jié)構(gòu)類似，而其元件的標(biāo)注與圖4中的對應(yīng)元件的標(biāo)注相同而不再進(jìn)行詳細(xì)地說明。
除了一個參考選擇器32a和一個參考放大器32b之外，參考信號發(fā)生器32與參考信號發(fā)生器22類似。因此，其它元件的標(biāo)注與參考信號發(fā)生器22中的對應(yīng)元件的標(biāo)注相同。圖14中詳細(xì)地例示了參考選擇器32a和參考放大器32b。參考放大器32b的電路結(jié)構(gòu)與參考放大器22g/22h/22j的結(jié)構(gòu)類似，因此，讀出放大器32b的電路元件是以與參考放大器22g/22h/22j相同的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行設(shè)計的。
n溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qn63/Qn64/Qn65構(gòu)成了參考選擇器32a。n溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qn63/Qn64/Qn65被連在輸入節(jié)點IN1與主參考位線RMD1/RMD2/RMD3之間，n溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qn63/Qn64/Qn65的柵電極上分別加載有定時信號PH1/PH2/PH3。當(dāng)定時信號PH1變?yōu)橛行щ娖綍r，參考讀出放大器32b通過主參考位線RMD1與參考單元陣列22a的電路接通。類似地，定時信號PH1/PH2被順序地變?yōu)橛行щ娖?，參考放大?2b則通過主參考位線RMD2/RMD3連續(xù)地與參考單元陣列22b/22c的電路接通。參考信號發(fā)生器32只需要參考放大器32b，在參考信號發(fā)生器32中沒有裝任何的轉(zhuǎn)換電路。因此，參考信號發(fā)生器32的電路結(jié)構(gòu)要比參考信號發(fā)生器22的電路結(jié)構(gòu)簡單，其電流消耗也將隨之減小。第三實施例參照圖15，其所示的再一種半導(dǎo)體多值只讀存儲器件，其主要包括一個數(shù)據(jù)存儲部41和一個參考信號發(fā)生器42。該數(shù)據(jù)存儲部41的結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)存儲部21的結(jié)構(gòu)類似，參考信號發(fā)生器42除了一個參考選擇器42a，一個參考存儲體譯碼器42b，一個參考放大器42c及一個參考選擇器42d之外與參考信號發(fā)生器22很類似。因此，接下來的說明將集中在對這些不同電路42a/42b/42c/42d的說明上，其它的電路元件的標(biāo)注則與第一實施例的對應(yīng)電路元件的標(biāo)注相同而不再進(jìn)行詳細(xì)地說明。
參考存儲體譯碼器42b上加載有定時信號PH1/PH2/PH3，其通過參考存儲體選擇線BS1/BS2/BS3與參考存儲體選擇器42d相連。參考存儲體譯碼器42b響應(yīng)定時信號PH1/PH2/PH3，以便順序地將參考存儲體選擇線BS1/BS2/BS3變?yōu)橛行щ娖健?br> 如圖16所示，參考存儲體譯碼器42b的電路結(jié)構(gòu)與參考放大器22g/22h/22j的結(jié)構(gòu)類似，因此，參考存儲體譯碼器42b的電路元件是以參考放大器22g/22h/22j的電路元件相同的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行設(shè)計的。
參考選擇器42a由一個單獨的n溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qn66來實施。n溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qn66被連在輸入節(jié)點IN1和一條主參考位線RMD之間，由正電源電壓線Vdd向該n溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qn66的柵電極加載正電壓。于是n溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qn66將一直導(dǎo)通，并提供與列選擇器21f的阻抗相等的阻抗。
參照圖17,R22a-22c之間公共主參考位線RMD和一條主虛擬地線RMG。參考單元陣列22a和參考存儲體選擇器42d的一個相關(guān)部分類似于其它的參考單元陣列22b/22c及其相關(guān)部分。因此，接下來將僅對參考單元陣列22a及參考存儲體選擇器42d的相關(guān)部分進(jìn)行說明。參考單元陣列22a包含一個參考單元RCa，而該參考單元RCa的閾值被調(diào)節(jié)為Vt0。其它的參考單元陣列22b/22c則分別具有一個閾值被調(diào)節(jié)為Vt1和Vt2的參考單元。
參考單元RCa被連在一條參考子位線SDa與一條參考虛擬子地線SGa之間，而參考字線RWLa則與參考單元RCa的柵電極相連。
參考存儲體選擇器42d具有一個連在主參考位線RMD與參考子位線SDa之間的n溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qn71，一個連在參考虛擬子地線SGa與主參考虛擬地線RMG之間的n溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qn72及另一個連在主參考位線/參考主虛擬地線RMD/RMG與其它的子參考位線/參考虛擬子地線之間的n溝道增強型開關(guān)場效應(yīng)晶體管Qn73。參考存儲體選擇線BS1與n溝道增強型開關(guān)場效應(yīng)晶體管Qn71/Qn72的柵電極相連，n溝道增強型開關(guān)場效應(yīng)晶體管Qn73的柵電極上則加載有低電平。因此，n溝道增強型開關(guān)場效應(yīng)晶體管Qn73將一直被截止。
如上所述，參考存儲體譯碼器42b響應(yīng)定時信號PH1/PH2/PH3順序地分別將參考存儲體選擇線BS1/BS2/BS3變?yōu)橛行Ц唠娖健⒖即鎯w選擇線BS1上的有效高電平將使參考選擇器42d將主參考位線RMD和主參考虛擬地線RMG分別與參考子位線SDa和參考虛擬子地線SGa相連。參考字線RWLa上的恒定電壓電平VG1將使參考單元RCa導(dǎo)通，電流從參考子位線SDa流到參考虛擬子地線SGa。類似地，在定時信號PH2變?yōu)橛行Ц唠娖綍r電流將流過參考單元RCb，而在定時信號PH3變?yōu)橛行Ц唠娖綍r則流過參考單元RCc。
因此，參考信號發(fā)生器42只需要一個參考讀出放大器42c及簡單的參考選擇器42a，其所占面積和電能消耗將隨之減小。第四實施例參照圖18，其所示為另一種用于實施本發(fā)明的半導(dǎo)體多值只讀存儲器件，其主要包括一個數(shù)據(jù)存儲部分51和一個參考信號發(fā)生器52。本半導(dǎo)體多值只讀存儲器件除了參考行選擇器52a和參考單元陣列52b之外與第三實施例類似。因此，接下來將只對這些不同的元件52a/52b進(jìn)行說明，而其它電路元件的標(biāo)注則與第三實施例的對應(yīng)電路元件的標(biāo)注相同。
圖19詳細(xì)地顯示了參考單元陣列52b。參考單元陣列52b具有多行參考單元，而參考單元RCa/RCb/RCc分別構(gòu)成了這些行的一部分。參考單元RCa/RCb/RCc的閾值分別為Vt0/Vt1/Vt2，參考字線RWLa/RWLb/RWLc分別與參考單元RCa/RCb/RCc的柵電極相連。這些參考單元RCa/RCb/RCc的漏節(jié)點均與一條參考子位線SD相連，而參考虛擬子地線SG則與參考單元RCa/RCb/RCc的源節(jié)點相連。主參考位線RMD通過參考存儲體選擇器52c與參考子位線SD相連，參考虛擬子地線SG通過參考存儲體選擇器52c與主虛擬地線RMG相連。因此，電流將能夠流到參考子位線SD上。
圖20為參考行選擇器52a的詳細(xì)示意圖。參考行選擇器52a包括三個分別與參考字線RWLa/RWLb/RWLc相連的傳輸門52d/52e/52f及連在參考字線RWLa/RWLb/RWLc與地線GND之間的n溝道增強型放電晶體管Qn70/Qn71/Qn72。傳輸門52d/52e/52f具有n溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qn73/Qn74/Qn75及分別與n溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qn73/Qn74/Qn75配對的p溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qp73/Qp74/Qp75。恒定電壓發(fā)生器21h向傳輸門52d/52e/52f加載恒定電壓VG1/VG2/VG3，而定時信號PH1/PH2/PH3則被分別加載到n溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qn73的柵電極/反相器INV50、n溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qn74的柵電極/反相器INV51、及n溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qn75的柵電極/反相器INV52上。反相器INV50/INV51/INV52則將PH1/PH2/PH3的反相信號加載到p溝道增強型場效應(yīng)晶體管Qp73/Qp74/Qp75的柵電極及n溝道增強型放電晶體管Qn70/Qn71/Qn72的柵電極上。
當(dāng)定時信號PH1升高為高電平時，傳輸門52d和n溝道增強型放電晶體管Qn71/Qn72導(dǎo)通，而另兩個傳輸門52e/52f和n溝道增強型放電晶體管Qn70則被截止。其結(jié)果是，如圖21所示，字線RWLa上升為恒定電壓電平VG1，而其它的字線RWLb/RWLc則降為地電平。
當(dāng)定時信號PH2上升為高電平時，傳輸門52e和n溝道增強型放電晶體管Qn70/Qn72導(dǎo)通，而另兩個傳輸門52d/52f和n溝道增強型放電晶體管Qn71則被截止。其結(jié)果是，字線RWLb上升為恒定電壓電平VG2，而其它的字線RWLa/RWLc則降為地電平。
當(dāng)定時信號PH3上升為高電平時，傳輸門52f和n溝道增強型放電晶體管Qn70/Qn71導(dǎo)通，而另兩個傳輸門52d/52e和n溝道增強型放電晶體管Qn72則被截止。其結(jié)果是，字線RWLc上升為恒定電壓電平VG3，而其它的字線RWLa/RWLb則降為地電平。
因此，參考信號發(fā)生器52順序地在定時信號PH1的作用下將參考信號RS變?yōu)殡娢浑娖絍sa0，在定時信號PH2的作用下將其變?yōu)殡娢浑娖絍sa1，而在定時信號PH3的作用下則將其變?yōu)殡娢浑娖絍sa2。本半導(dǎo)體多值只讀存儲器件實現(xiàn)了第一實施例的所有優(yōu)點，由于其只使用單獨的參考單元陣列52b，從而使得其所占面積與第三實施例相比進(jìn)一步減小了。
正如可從上述說明中理解的，本半導(dǎo)體多值只讀存儲器件消除了閾值波動及恒定電壓發(fā)生器21h故障的影響，其輸出數(shù)據(jù)信號DS00-DSxx可靠性很高。
盡管上文中已例示并說明了本發(fā)明的一些特定實施例，但應(yīng)被那些技術(shù)熟練者所理解是在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以對本發(fā)明進(jìn)行多種形式的變型和修正。
例如，本參考信號發(fā)生器可以應(yīng)用于任何種類的半導(dǎo)體多值存儲器件。而同時也可以在制成本半導(dǎo)體存儲器件之后才存儲多值數(shù)據(jù)。其一種變型是可以通過改變累積在一個浮置柵電極中的電荷的數(shù)量來存儲該多值數(shù)據(jù)。存儲單元和參考存儲單元可以以電荷的形式來存儲多值數(shù)據(jù)。
本只讀存儲單元還可以存儲被選擇性地賦予了多于4個值的數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1．一種半導(dǎo)體多值存儲器件，包括存儲單元陣列(21a)，其包括多個存儲單元(C001-C007/Cn1-Cn7/Cxx1-Cxx7)，用于存儲選擇性地表示多于兩個的值的多條數(shù)據(jù)信息；尋址電路(21b/21c/21d/21e/21f/21g/SAM00-SAMxx)，其具有多條選擇性地與所述多個存儲單元相連的選擇線(WL/WL00-WLxx)，并用于驅(qū)動所述選擇線中的至少一條以在對應(yīng)于所述多于兩個的值的不同定時讀出所述多條數(shù)據(jù)信息；參考信號發(fā)生器(22；32；42；52)，其用于產(chǎn)生參考數(shù)據(jù)信息(RS)；及數(shù)據(jù)鑒別器(DF00-DFxx/CV00-CVxx/21h/21j)，其與所述存儲單元陣列及所述參考信號發(fā)生器相連并用于根據(jù)從所述存儲單元陣列中讀出的參考數(shù)據(jù)信息確定每條數(shù)據(jù)信息的值以產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)信號(DS00-DSxx)，其特征在于所述參考信號發(fā)生器(22；32；42；52)包括多個用于存儲分別代表所述多于兩個的值的所述參考數(shù)據(jù)信息的子信息段的參考單元(Rca/RCb/RCc)，以及參考選擇線(RWLa/RWLb/RWLc/)，其分別與所述多個參考單元相連，并被選擇性地驅(qū)動，以在從所述不同定時中選擇并與所述多于兩個的值中的至少兩個對應(yīng)的定時(t12/t13/t14；t22/t23/t24)讀出所述每條數(shù)據(jù)信息的所述子信息段。
2．如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體多值存儲器件，其特征在于所述多個存儲單元(C001-C007/Cn1-Cn7/Cxx1-Cxx7)和所述多個參考單元(RCa/RCb/RCc)是由場效應(yīng)晶體管來實施的，而所述多于兩個的值則分別與不同的閾值(Vt0/Vt1/Vt2/Vt3)相對應(yīng)，這些不同的閾值被選擇性地提供給構(gòu)成所述存儲單元陣列的場效應(yīng)晶體管及分別用作所述參考單元的場效應(yīng)晶體管。
3．如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體多值存儲器件，其特征在于所述選擇線的至少一條在所述定時(t12/t13/t14；t22/t23/t24)被分別驅(qū)動為不同的有效電平(VG1/VG2/VG3)，而所述參考選擇線(RWLa/RWLb/RWLc)在所述定時(t12/t13/t14；t22/t23/t24)被分別驅(qū)動為所述不同的有效電平(VG1/VG2/VG3)。
4．如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體多值存儲器件，其特征在于所述不同閾值(Vt0/Vt1/Vt2/Vt3)在制造過程中已被選擇性地提供給所述場效應(yīng)晶體管。
5．如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體多值存儲器件，其特征在于所述尋址電路提供了從所述數(shù)據(jù)鑒別器(SAM00-SAMxx)到與所述選擇線(WL00-WLxx)的至少一條相連的被選中的場效應(yīng)晶體管(C001-C007/Cn1-Cn7/Cxx1-Cxx7)的第一電流通路(SAM00-SAMxx/MD/21f/21e/SD01-SD12)，所述尋址電路將所述選擇線的所述至少一條的電平在所述定時(t12/t13/t14；t22/t23/t24)順序地變?yōu)樗霾煌撝抵g的不同的有效電平(VG1/VG2/VG3)，以查驗在所述定時是否有第一電流從所述第一電流通路流過了所述被選中的場效應(yīng)晶體管，所述參考信號發(fā)生器(22；32；42；52)在所述定時順序地向分別用作所述參考單元(RCa/RCb/RCc)的場效應(yīng)晶體管提供第二電流通路(22k/22g-22j/RMD1-RMD3/22e/22m-22p；32b/32a/RMD1-RMD3；42c/42a/RMD/42d/SDa；42c/42a/RMD/52c/SD)，并在所述定時順序地將所述參考選擇線(RWLa/RW1b/RWLc)變?yōu)樗霾煌挠行щ娖?VG1/VG2/VG3)，以順序地改變經(jīng)所述第二電流通路流到用作所述參考單元的所述場效應(yīng)晶體管的第二電流的大小。
6．如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體多值存儲器件，其特征在于所述數(shù)據(jù)鑒別器包括恒定電壓發(fā)生器(21h)，用于產(chǎn)生所述不同的有效電平，所述有效電平經(jīng)所述尋址電路順序地加載到所述選擇線(WL；WL00/WL0n/WLxx)的至少一條上，并被選擇性地加載到所述參考選擇線(RWLa/RWLb/RWLc)上。
7．如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體多值存儲器件，其特征在于所述數(shù)據(jù)鑒別器另外包括比較器(DF00-DFxx)，用于對所述第一電流和所述第二電流的大小進(jìn)行比較，以確定所述每條數(shù)據(jù)信息的所述值。
8．如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體多值存儲器件，其特征在于所述第一電流通路的阻抗與所述第二電流通路的阻抗大致相等，而當(dāng)所述比較器(DF00-DFxx)認(rèn)為所述第一電流的大小與流過所述參考單元中的所述一個的所述第二電流的大小相等時，將所述每條數(shù)據(jù)信息的所述值確定為與存儲在所述參考單元(RCa/RCb/RCc)的一個中的所述多條參考數(shù)據(jù)信息中的一條信息的值相等。
9．如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體多值存儲器件，其特征在于所述第二電流通路包括第一部分，形成在與用作所述參考單元(RCa/RCb/RCc)的所述場效應(yīng)晶體管的溝道相連的多條子位線的每條中，第二部分，形成在分別連在所述多條子位線與主位線(RMD1-RMD3)之間的參考選擇器(22m-22p)的每一個中，第三部分，形成在所述主位線(RMD1-RMD3)中，及第四部分，形成在多個用作所述第二電流的電流源的參考放大器(22g-22j)的每一個中，并連在所述多個參考放大器與轉(zhuǎn)換電路(22k)之間，及所述轉(zhuǎn)換電路(22k)在所述定時(t12-t14；t22-t24)選擇性地將所述多個參考放大器(22g-22j)連到所述比較器(DF00-DFxx)上。
10．如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體多值存儲器件，其特征在于所述第一電流通路的阻抗與所述第二電流通路的阻抗大致相等，而當(dāng)所述比較器(DF00-DFxx)認(rèn)為所述第一電流的大小與流過所述參考單元中的所述一個的所述第二電流的大小相等時，將所述每條數(shù)據(jù)信息的所述值確定為與存儲在所述參考單元(RCa/RCb/RCc)的一個中的所述多條參考數(shù)據(jù)信息中的一條信息的值相等。
11．如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體多值存儲器件，其特征在于所述第二電流通路包括第一部分，形成在分別與用作所述參考單元(RCa/RCb/RCc)的所述場效應(yīng)晶體管的溝道相連的多條子位線的每條中，第二部分，形成在分別連在所述多條子位線與主位線(RMD1-RMD3)之間的參考選擇器(22m-22p)的每一個中，第三部分，形成在所述主位線(RMD1-RMD3)中，第四部分，形成在多個用作所述第二電流的電流源的參考放大器中，并與所述比較器(DF00-DFxx)相連，及第五部分，形成在第二參考選擇器(32a)中，所述第二參考選擇器(32a)在所述定時選擇性地將所述主位線(RMD1-RMD3)連到所述參考放大器(32b)上。
12．如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體多值存儲器件，其特征在于所述第一電流通路的阻抗與所述第二電流通路的阻抗大致相等，而當(dāng)所述比較器認(rèn)為所述第一電流的大小與流過所述參考單元中的所述一個的所述第二電流的大小相等時，所述數(shù)據(jù)鑒別器(DF00-DFxx/CV00-CVxx)將所述每條數(shù)據(jù)信息的所述值確定為與存儲在所述參考單元(RCa/RCb/RCc)的一個中的所述多條參考數(shù)據(jù)信息中的一條信息的值相等。
13．如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體多值存儲器件，其特征在于所述第二電流通路包括第一部分，形成在分別與用作所述參考單元(RCa/RCb/RCc)的所述場效應(yīng)晶體管的溝道相連的多條子位線(SDa)的每條中，第二部分，形成在主位線(RMD)中，第三部分，形成在第一選擇器(42d)中，第一選擇器(42d)選擇性地在所述定時將所述多條子位線連到所述主位線上，第四部分，形成在多個用作所述第二電流的電流源并與所述比較器(DF00-DFxx)相連的參考放大器(42c)中，及第五部分，形成在一直連在所述主位線和所述參考放大器之間的第二選擇器(42a)中。
14．如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體多值存儲器件，其特征在于所述第一電流通路的阻抗與所述第二電流通路的阻抗大致相等，而當(dāng)所述比較器認(rèn)為所述第一電流的大小與流過所述參考單元中的所述一個的所述第二電流的大小相等時，所述數(shù)據(jù)鑒別器(DF00-DFxx/CV00-CVxx)將所述每條數(shù)據(jù)信息的所述值確定為與存儲在所述參考單元(RCa/RCb/RCc)的一個中的所述多條參考數(shù)據(jù)信息中的一條信息的值相等。
15．如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體多值存儲器件，其特征在于所述第二電流通路包括第一部分，選擇性地形成在與用作所述參考單元(RCa/RCb/RCc)的所述場效應(yīng)晶體管的溝道相連的子位線(SD)中，第二部分，形成在主位線(RMD)中，第三部分，形成在一直連在所述主位線(RMD)與所述子位線(SD)之間的第一選擇器(52c)中，第四部分，形成在用作所述第二電流的電流源并與所述比較器(DF00-DFxx)相連的參考放大器(42c)中，及第五部分，形成在一直連在所述參考放大器與所述主位線之間的一個第二選擇器(42a)中，及所述參考信號發(fā)生器另外包括行選擇器(52a)，其連在所述恒定電壓發(fā)生器(21h)與分別連到所述參考單元的柵電極上的所述參考選擇線(RWLa/RWLb/RWLc)之間，并在所述定時分別將所述不同的有效電平(VG1/VG2/VG3)傳送到所述參考信號線上。
16．如權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體多值存儲器件，其特征在于所述第一電流通路的阻抗與所述第二電流通路的阻抗大致相等，而當(dāng)所述比較器(DF00-DFxx)認(rèn)為所述第一電流的大小與流過所述參考單元中的所述一個的所述第二電流的大小相等時，所述數(shù)據(jù)鑒別器(DF00-DFxx/CV00-CVxx)將所述每條數(shù)據(jù)信息的所述值確定為與存儲在所述參考單元的一個中的所述多條參考數(shù)據(jù)信息中的一條信息的值相等。
全文摘要
一種半導(dǎo)體多值只讀存儲器件,將多值數(shù)據(jù)存儲在一個存儲單元陣列(21a)中,而將多值參考數(shù)據(jù)存儲在一個參考單元陣列(22a/22b/22c)中,為了讀出該多值數(shù)據(jù)及對應(yīng)的多值參考數(shù)據(jù),在不同定時(t11/t12/t13)逐級地將字線(WL)及參考字線(WLa/WLb/WLc)變?yōu)槎喾N不同的有效電平(VG1/VG2/VG3),以通過對每個多值數(shù)據(jù)與多值參考數(shù)據(jù)進(jìn)行比較來確定其值,從而使其不會受到偏移閾值及無意中被偏移的有效電平的影響。
文檔編號G11C11/56GK1232272SQ9910577
公開日1999年10月20日 申請日期1999年4月14日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月14日
發(fā)明者日比野健次 申請人:日本電氣株式會社