[发明专利]对空间和温度变化的敏感性减少的感测电路和方法

说明书

技术领域

根据本公开内容的实施例涉及感测放大器。

背景技术

半导体存储器已经变得更普遍用于各种电子器件。例如非易失性半导体存储器被用在个人导航设备、蜂窝电话、数字相机、个人数字助理、移动计算设备、非移动计算设备和其它设备中。电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)和闪存属于最普遍的非易失性半导体存储器。

EEPROM和闪存均利用定位于半导体衬底中的沟道区上方并且与沟道区绝缘的浮动栅极。浮动栅极和沟道区定位于源极区与漏极区之间。控制栅极被设置于浮动栅极之上并且与浮动栅极隔离。晶体管的阈值电压由保留在浮动栅极上的电荷量所控制。也就是说，在接通晶体管以在它的源极与逻辑之间允许导通之前必须向控制栅极施加的最少电压量由浮动栅极上的电荷电平控制。

一些EEPROM或闪存器件具有称为NAND配置的如下配置，在该配置中，将存储器单元分组为多个NAND串，其中各NAND串均与位线关联。当对EEPROM或闪存器件如NAND闪存器件进行编程时，通常向控制栅极施加编程电压并将位线接地。向浮动栅极中注入来自沟道的电子。当电子在浮动栅极中累积时，浮动栅极变成带负电并且存储器单元的阈值电压上升，从而存储器单元处于编程状态。可以有两个、四个、八个或甚至十六个不同的编程状态，各编程状态以不同阈值电压电平或范围为特征。希望将针对各状态的阈值电压分布保持为窄，以便避免将一个编程状态误认为另一个编程状态。可以在标题为“Source Side Self Boosting Techniq ue for Non-Volatile Memory”的美国专利6,859,397、标题为“Detecting Over Programmed Memory”的美国专利6,917,542和标题为“Programming Non-Volatile Memory”的美国专利6,888,758中找到关于编程的更多信息，所列出的三项专利都通过引用整体结合于此。

可以按照响应于向存储器元件的栅极施加的读电压而流过存储器元件的电流量来感测存储器元件的编程状态。如果读电压高于阈值电压，则存储器单元将接通并且导通有效电流。存储器单元的感测可以由称为感测放大器(S/A)的电路进行。S/A的功能在于感测存储器单元的阈值电压(通过电压感测或电流感测)。作为例子，S/A确定存储器单元是否导通比特定“分界电流”更大的电流。如果是，则存储器单元响应于读电压而接通，因此意味着阈值电压在读电压以下。

存储器阵列可以具有数以千计或甚至数以万计的感测放大器。然而由于在感测放大器之间的物理差异，所以它们的感测电平将略有差异。在不同S/A之间的感测电平变化使得难以实现针对各种编程状态的窄电压分布。

此外，S/A中的感测元件(例如晶体管)的特性也是温度的函数。通常必须施加某一形式的温度补偿。通常在全局基础上施加温度补偿。然而可能有未考虑的某一局部温度变化。这一局部温度变化也可能导致比如针对各种编程状态的电压分布宽这样的问题。

注意前文所讨论的仅是在S/A之间的变化可能导致问题的一个例子。因此将理解这些S/A问题并不限于存储器阵列。

发明内容

公开一种减少或消除S/A的感测元件中的局部变化(空间和温度)的感测电路和方法。在一个实施例中，S/A中的感测晶体管用来对感测电容器既充电又感测。这一技术可以减少或消除由于在感测放大器之间的变化所致的问题。

一个实施例是一种包括感测器件和耦合到感测器件的感测晶体管的感测电路。耦合到感测晶体管和感测器件的第一开关使感测器件被充电至第一电压，该第一电压为感测晶体管的阈值电压的函数。一个或多个第二开关将感测器件耦合到目标元件以修改感测器件上的第一电压并且在向感测晶体管施加修改后的第一电压的感测阶段期间将目标元件与感测器件去耦合。基于感测晶体管是否响应于向感测晶体管施加修改后的第一电压而接通来确定目标元件的状况。

一个实施例是一种包括非易失性存储元件和感测放大器的存储器阵列。成组非易失性存储元件与位线关联。感测放大器感测位线的状况。单个感测放大器包括感测器件和耦合到感测器件的感测晶体管。耦合到感测晶体管和感测器件的第一开关使感测器件被充电至第一电压，该第一电压为感测晶体管的阈值电压的函数。一个或多个第二开关将感测器件耦合到目标元件以修改感测器件上的第一电压并且在向感测晶体管施加修改后的第一电压的感测阶段期间将位线与感测器件去耦合。基于感测晶体管是否响应于向感测晶体管施加修改后的第一电压而接通来确定位线的状况。