[发明专利]电可擦可编程只读存储器,有其之存储器件和集成电路板

说明书

本发明涉及电可擦可编程只读存储器(EEPROM)，特别涉及不进行擦除操作就能够连续地进行数据写操作的EEPROM电路、具有EEPROM电路的存储器件和具有EEPROM电路的IC电路板。

EEPROM电路和EPROM电路都具有多个排列成行和列的非易失存储单元晶体管。每个存储单元晶体管能够在两种截然不同的状态(即双稳态)之间转换。每个存储单元晶体管存储1位数据“0(逻辑低)”或“1(逻辑高)”随两种截然不同的状态而定。EEPROM电路和EPROM电路这两种电路都是能够重写数据的只读存储器(ROMs)。但是，EEPROM电路能够以电的方式擦除数据而EPROM电路用紫外线辐射等来擦除数据。至少在这一方面EFPROM电路和EPROM电路有很大的不同。

以后在说明书中，存储单元或存储单元晶体管的“写状态”表示存储单元晶体管的阈值电压小于特定值(例如约1伏(v))的状态。这一“写状态”被表示为“0”。另一方面，存储单元或存储单元晶体管的“擦除状态”表示阈值电压大于特定值的状态。这一“擦除”状态被表示为“1”。另外，短语“写数据”表示使存储单元或存储单元晶体管成为“写状态(0)”，而“擦除数据”表示使存储单元或存储单元晶体管成为“擦除状态(1)”。

在处于写状态的存储单元晶体管中，当给该存储单元晶体管的栅极电极施加高于阈值电压的电位(例如，0v左右或大于0v左右)时，存储单元晶体管的源极和漏极就相互电连接。由于这样的电连续性，“写状态(0 )”相应于存储单元晶体管的“导通状态”。另一方面，处于擦除状态的存储单元晶体管具有高的阈值电压。因此，即使当给存储单元晶体管的栅极电极施加大小约为5v到10v之内的电压时，该存储单元晶体管的源极和漏极相互也不电连接。因此，“擦除状态(1)”相应于存储单元晶体管的“截止状态”。

在EEPROM电路中，例如可对每一个字节进行“写数据”操作。这时，根据将要写数据的内容，相应的8个存储单元将成为“写状态(0)”或“擦除状态(1)”。在EEPROM电路中，在这样的写操作之前，先使8个存储单元都成为“擦除状态(1)”(数据被擦除)。然后在数据被擦除之后，将选自8个存储单元的被选存储单元的状态改变为“写状态(0)”，未被选存储单元的状态仍为“擦除状态(1)”。应当选择哪一个存储单元是由在与相应的存储单元连接的位线上的电位来确定的。

在8个存储单元存储这样的8位数据的情形中，例如{11111100}，数据从{11111100}  变为例如{11111000}  将如下地进行。在这一例子的情形中，首先利用擦除操作将8个存储单元的状态{11111100}改变为{11111111}，然后利用写操作变为{11111000}。

相反地，在EPROM电路中，数据擦除是通过紫外线辐射等来实现的，在”写数据”操作之前不进行“擦除数据”操作。在EPROM电路中，可通过重复“写数据”操作来存储新数据。在8个存储单元晶体管存储这样的8位数据的情形中，；例如{11111100}，数据从{11111100}变为{11111000 }将如下地进行。在这一例子的情形中，通过写操作将8个存储单元的状态{11111100}直接变为{11111000}。这样的8位数据重写是通过只给位于第三位的存储单元晶体管(离开右端的第三存储单元晶体管)“写数据”来实现的。

在EPROM电路中，从擦除状态(1)到写状态(0)的变化(1-0)是以电的方式来实现的；但是，从写状态(0)到擦除状态(1)的变化(0-1)不能以电的方式来实现，因此，在以电的方式重写数据的情形中，过失不能将写状态(0)改变为擦除状态(1)。因此，对数据保护而言，EPROM电路优于EEPROM电路。

参看图9描述普通EEPROM电路的结构和操作。所示EEPROM电路有排列成行和列的多个非易失存储单元晶体管。为简单起见，在图9中只画出位于一列和n行的存储单元晶体管MT1到MTn。在说明书中，平行于字线WL的一系列存储单元称为存储单元的“列”，而平行于位线BL1到BLn的一系列存储单元称作存储单元的“行”。