讀出放大器、半導(dǎo)體存儲器裝置及其讀方法
【專利說明】讀出放大器、半導(dǎo)體存儲器裝置及其讀方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2013年12月16日提交的韓國專利申請N0.10-2013-0156513的優(yōu)先權(quán)，該申請的全部內(nèi)容以引用方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]與本公開一致的裝置、設(shè)備、方法和制造物件涉及一種讀出放大器、包括該讀出放大器的半導(dǎo)體存儲器裝置及半導(dǎo)體存儲器裝置的讀方法，具體地說，涉及一種具有不平衡的結(jié)構(gòu)的讀出放大器、包括該讀出放大器的半導(dǎo)體存儲器裝置及半導(dǎo)體存儲器裝置的讀方法。
【背景技術(shù)】
[0004]半導(dǎo)體存儲器裝置是一種易失性存儲器裝置或非易失性存儲器裝置。易失性存儲器裝置具有快的讀寫速度，但易失性存儲器裝置在斷電時會丟失存儲在其中的數(shù)據(jù)。另一方面，非易失性存儲器裝置即使在斷電時也保持存儲在其中的數(shù)據(jù)。因此，非易失性存儲器裝置用于存儲要保持的數(shù)據(jù)，而不管是否對非易失性存儲器裝置供電。
[0005]諸如動態(tài)隨機存取存儲器(下文中，稱作DRAM)之類的半導(dǎo)體存儲器裝置利用讀出放大器來讀數(shù)據(jù)。隨著半導(dǎo)體存儲器裝置的存儲密度的增大，半導(dǎo)體存儲器裝置的操作電壓逐漸減小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的一個方面在于提供一種具有不平衡的結(jié)構(gòu)用以提高感測裕度的讀出放大器、一種包括該讀出放大器的半導(dǎo)體存儲器裝置及一種半導(dǎo)體存儲器裝置的讀方法。
[0007]根據(jù)示例性實施例的一個方面，提供了一種讀出放大器，該讀出放大器包括:第一負載，從連接至選擇的存儲器單元的讀位線向該第一負載供應(yīng)選擇單元電流；第二負載，從連接至參考單元的參考讀位線向該第二負載供應(yīng)參考電流，第二負載的電阻值與第一負載的電阻值不同；以及感測單元，其被配置為基于第一負載和第二負載的電阻比來校正參考電流的電平，并且將選擇單元電流與校正的參考電流進行比較。
[0008]在一些示例性實施例中，參考讀位線連接至共享參考讀位線的多個參考單元。
[0009]在一些示例性實施例中，各個參考單元并聯(lián)連接，并且來自參考讀位線的參考電流對應(yīng)于分別流經(jīng)各個參考單元的電流之和。
[0010]在一些示例性實施例中，參考單元包括第一參考單元和第二參考單元，并且第一參考單元被編程為用于存儲第一比特值的第一程序狀態(tài)，并且第二參考單元被編程為用于存儲第二比特值的第二程序狀態(tài)。
[0011]在一些示例性實施例中，第一比特值是數(shù)據(jù)‘1’，第二比特值是數(shù)據(jù)‘O’。
[0012]在一些示例性實施例中，第一負載和第二負載的電阻比為2:1。
[0013]在一些示例性實施例中，第一負載和第二負載包括MOS晶體管。
[0014]在一些示例性實施例中，第一負載是具有連接在操作電壓源與讀位線之間的溝道的第一晶體管。
[0015]在一些示例性實施例中，第二負載包括第二晶體管和第三晶體管，第二晶體管和第三晶體管的溝道連接在操作電壓源與參考讀位線之間。
[0016]在一些示例性實施例中，第一晶體管至第三晶體管具有相同的物理特征。
[0017]在一些示例性實施例中，該讀出放大器還包括:輸出單元，其被配置為吸收選擇單元電流和參考電流，并且輸出單元連接在感測單元與地電壓之間。
[0018]在一些示例性實施例中，輸出單元包括至少一個二極管，該至少一個二極管包括MOS晶體管。
[0019]根據(jù)示例性實施例的另一方面，提供了一種讀出放大器，該讀出放大器包括:第一負載，從連接至第一存儲器單元陣列的第一讀位線向該第一負載供應(yīng)第一單元電流；第二負載，從連接至第二存儲器單元陣列的第二讀位線向該第二負載供應(yīng)第二單元電流；以及感測單元，其被配置為基于第一負載和第二負載的電阻比來校正第二單元電流的電平，并且將第一單元電流與校正的第二單元電流進行比較，其中，第一負載和第二負載的電阻值響應(yīng)于控制信號而變化。
[0020]在示例性實施例中，第一負載和第二負載包括MOS晶體管。
[0021]在示例性實施例中，第一負載包括第一晶體管和第二晶體管，第一晶體管和第二晶體管的溝道連接在操作電壓源與第一讀位線之間，并且第一晶體管響應(yīng)于控制信號而導(dǎo)通。
[0022]在一些示例性實施例中，第二負載包括第三晶體管和第四晶體管，第三晶體管和第四晶體管的溝道連接在操作電壓源與第二讀位線之間，并且第四晶體管響應(yīng)于控制信號截止。
[0023]根據(jù)示例性實施例的一個方面，提供了一種半導(dǎo)體存儲器裝置，該半導(dǎo)體存儲器裝置包括:第一存儲器單元陣列，其具有第一主單元區(qū)域和與第一主單元區(qū)域共享字線的第一參考單元區(qū)域；第二存儲器單元陣列，其具有第二主單元區(qū)域和與第二主單元區(qū)域共享字線的第二參考單元區(qū)域；讀出放大器，其經(jīng)第一位線連接至第一存儲器單元陣列以被供應(yīng)第一單元電流，經(jīng)第二位線連接至第二存儲器單元陣列以被供應(yīng)第二單元電流，并且被配置為分別利用第二參考單元區(qū)域和第一參考單元區(qū)域來感測存儲在第一主單元區(qū)域和第二主單元區(qū)域中的數(shù)據(jù)；以及選擇器，其被配置為向讀出放大器提供指示選擇的存儲器單元的位置的控制信號，其中，讀出放大器響應(yīng)于控制信號來校正第一單元電流和第二單元電流的電平，將校正后的第一單元電流與校正后的第二單元電流進行比較，并且基于比較結(jié)果來感測存儲在第一主單元區(qū)域和第二主單元區(qū)域中的數(shù)據(jù)。
[0024]在一些示例性實施例中，當(dāng)選擇第一存儲器單元陣列的存儲器單元時，讀出放大器連接至第一主單元區(qū)域和第二參考單元區(qū)域，以利用第二參考單元區(qū)域來感測存儲在第一主單元區(qū)域中的數(shù)據(jù)。
[0025]在一些示例性實施例中，第二參考單元區(qū)域包括共享第二位線的第一參考單元和第二參考單元，第一參考單元被編程為用于存儲第一比特值的第一程序狀態(tài)，并且第二參考單元被編程為用于存儲第二比特值的第二程序狀態(tài)。
[0026]在一些示例性實施例中，響應(yīng)于從外部裝置提供的信號來設(shè)置第一參考單元區(qū)域和第二參考單元區(qū)域。
[0027]在一些示例性實施例中，第一參考單元區(qū)域和第二參考單元區(qū)域的位置分別固定在第一存儲器單元陣列和第二存儲器單元陣列中。
[0028]在一些示例性實施例中，選擇器響應(yīng)于從外部裝置提供的地址來產(chǎn)生控制信號。
[0029]在一些示例性實施例中，該半導(dǎo)體存儲器裝置還包括行解碼器，其被配置為解碼從外部裝置提供的行地址，并且選擇器基于該行地址來產(chǎn)生控制信號。
[0030]在一些示例性實施例中，第一存儲器單元陣列和第二存儲器單元陣列包括各自具有增益單元結(jié)構(gòu)的多個存儲器單元。
[0031]根據(jù)示例性實施例的一個方面，提供了一種半導(dǎo)體存儲器裝置的讀方法，該方法包括步驟:利用與存儲數(shù)據(jù)的存儲器單元相同的單元來存儲第一程序狀態(tài)和第二程序狀態(tài)；以及在讀操作時利用從存儲有第一程序狀態(tài)和第二程序狀態(tài)的單元提供的電流來感測存儲在選擇的存儲器單元中的數(shù)據(jù)。
[0032]在一些示例性實施例中，將從存儲有第一程序狀態(tài)和第二程序狀態(tài)的單元提供的電流校正為具有不平衡的結(jié)構(gòu)的讀出放大器中的參考電流。
【附圖說明】
[0033]根據(jù)參照附圖的以下描述，以上和其它方面將變得清楚，其中除非另外說明，否則相同的標(biāo)號在全部的各個附圖中指代相同的部件，其中:
[0034]圖1是示意性地示出根據(jù)示例性實施例的半導(dǎo)體存儲器裝置的框圖；
[0035]圖2是示意性地示出根據(jù)示例性實施例的圖1所示的半導(dǎo)體存儲器裝置的存儲器單元陣列的存儲器單元的電路圖；
[0036]圖3是示意性地示出根據(jù)示例性實施例的圖2所示的存儲器單元的感測操作的時序圖；
[0037]圖4是示意性地示出根據(jù)示例性實施例的圖1所示的半導(dǎo)體存儲器裝置的第一讀出放大器的框圖；
[0038]圖5是更詳細地示意性示出根據(jù)示例性實施例的圖4所示的第一讀出放大器的框圖；
[0039]圖6是示意性地示出根據(jù)示例性實施例的圖5所示的第一讀出放大器的電路圖；
[0040]圖7是示意性地示出其中根據(jù)示例性實施例的讀出放大器連接至存儲器單元陣列的示例性實施例的框圖；
[0041]圖8是示意性地示出根據(jù)另一示例性實施例的半導(dǎo)體存儲器裝置的框圖；
[0042]圖9是示意性地示出根據(jù)示例性實施例的半導(dǎo)體存儲器裝置的讀方法的流程圖；
[0043]圖10是示意性地示出示例性實施例在移動裝置中的應(yīng)用的框圖；
[0044]圖11是示意性地示出示例性實施例在光學(xué)I/O方案中的應(yīng)用的框圖；
[0045]圖12是示意性地示出示例性實施例在娃通孔(TSV)中的應(yīng)用的示圖；
[0046]圖13是示意性地示出示例性實施例在電子系統(tǒng)中的應(yīng)用的框圖；
[0047]圖14是示意性地示出根據(jù)示例性實施例的半導(dǎo)體晶圓的示圖；以及
[0048]圖15是示意性地示出示例性實施例在便攜式裝置中的應(yīng)用的框圖。
【具體實施方式】
[0049]將參照附圖來詳細地描述示例性實施例。然而，本發(fā)明構(gòu)思可以各種不同形式實現(xiàn)，并且不應(yīng)理解為僅限于示出的示例性實施例。相反，提供這些示例性實施例作為示例以使得本公開將是徹底和完整的，并且將把本發(fā)明構(gòu)思完全傳遞給本領(lǐng)域普通技術(shù)人員。因此，相對于一些示例性實施例不描述已知的工藝、元件和技術(shù)。除非另外說明，否則在整個附圖和撰寫的說明書中，相同標(biāo)號指代相同元件，因此將不重復(fù)進行描述。在附圖中，為了清楚起見，可夸大層和區(qū)的尺寸和相對尺寸。
[0050]應(yīng)該理解，雖然本文中可使用術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等來描述多個元件、組件、區(qū)、層和/或部分，但是這些元件、組件、區(qū)、層和/或部分不應(yīng)被這些術(shù)語所限制。這些術(shù)語僅用于將一個元件、組件、區(qū)、層或部分與另一區(qū)、層或部分區(qū)分開。這樣，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的教導(dǎo)的情況下，下面討論的第一元件、組件、區(qū)、層或部分可被稱作第二元件、組件、區(qū)、層或部分。
[0051]為了方便描述，本文中可使用諸如“在……下方”、“在……之下”、“下”、“在……下面”、“在……之上”、“上”等空間相對術(shù)語來描述附圖中所示的一個元件或特征與另一元件或特征的關(guān)系。應(yīng)該理解，除了附圖中所示的取向之外，空間相對術(shù)語還旨在涵蓋裝置在使用或操作時的不同取向。例如，如果把圖中的裝置翻過來，被描述為“在其它元件或特征之下”或“在其它元件或特征下方”或“在其它元件或特征下面”的元件則被取向為“在其