[发明专利]非挥发性记忆体装置及其运作方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种记忆体系统，特别是关于一种采用差动式架构的非挥发性记忆体装置及其运作方法。

背景技术

随着数字技术的快速发展以及各种电子产品的推陈出新，针对记忆体元件于性能上的要求(如，高密度与快速储存)变得愈加严格。依据目前的集成芯片系统的制程趋势，记忆体通常须与集成芯片系统透过单芯片化技术整合为单一芯片以进行芯片系统的微缩。因此，记忆体元件相应地采用单一复晶硅栅极的方式以符合对于芯片系统微缩的需求。然而，随着芯片系统的微缩，记忆体元件的栅极氧化层的厚度也随之缩小，当栅极氧化层厚度过小时，记忆体元件将可能产生漏电(current leakage)现象。

另外，传统上为了判读记忆体元件的存取状态，通常会透过比较器进行记忆体元件的电位与参考电位的比较，从而判读记忆体的存取状态。然而，在芯片系统微缩而导致漏电增加的状态下，上述方式很可能会导致对于记忆体元件的存取状态错误地判读。再者，为了制造一个精准的参考电位，通常会需要额外的周边电路从而大幅地增加芯片系统的面积与制造成本。

因此，如何在兼顾记忆体元件的存取状态的精准判读与制造成本降低的前提下，进行记忆体元件的设计是一大挑战。

发明内容

本发明揭示的一方面是关于一种非挥发性记忆体装置包含第一浮动栅极元件、第二浮动栅极元件、选择栅极元件以及比较器。第一浮动栅极元件用以依据第一位元信号与控制电位而产生第一电流。第二浮动栅极元件与第一浮动栅极元件并联，并用以依据第二位元信号与控制电位而产生第二电流。选择栅极元件连接至第一浮动栅极元件与第二浮动栅极元件，并用以依据源极信号与 字元信号而产生控制电位。比较器电性连接至第一浮动栅极元件与第二浮动栅极元件，用以比较第一电流与第二电流，据以产生数据存取状态信号。

在一个或多个实施方式中，非挥发性记忆体装置还包含抹除栅极元件，抹除栅极元件连接至第一浮动栅极元件与第二浮动栅极元件，并用以依据抹除信号而抹除第一浮动栅极元件与第二浮动栅极元件中的电性状态。

在一个或多个实施方式中，比较器依据第一电流与第二电流之间的差值，从而判断第一浮动栅极元件与第二浮动栅极元件中分别对应的电性状态，据以产生数据存取状态信号。

在一个或多个实施方式中，当第一电流小于第二电流时，判定第一浮动栅极元件被触发；当第一电流大于第二电流时，判定第二浮动栅极元件被触发；当第一电流等于第二电流时，判定第一浮动栅极元件与第二浮动栅极元件均未被触发。

在一个或多个实施方式中，选择栅极元件的第一端用以接收源极信号，选择栅极元件的第二端用以接收字元信号，选择栅极元件的第三端电性连接至第一浮动栅极元件的一端与第二浮动栅极元件的一端并用以传送控制电位。

在一个或多个实施方式中，第一浮动栅极元件的另一端用以接收第一位元信号并电性连接至比较器，第二浮动栅极元件的另一端用以接收第二位元信号并电性连接至比较器。

本发明揭示的另一方面是关于一种用于非挥发性记忆体装置的运作方法，非挥发性记忆体装置包含第一浮动栅极元件、第二浮动栅极元件、选择栅极元件以及比较器。运作方法包含：由选择栅极元件依据源极信号与字元信号，而产生控制电位；由第一浮动栅极元件与第二浮动栅极元件分别依据控制电位、第一位元信号以及第二位元信号，而产生第一电流与第二电流；由比较器比较第一电流与第二电流以产生数据存取状态信号。

在一个或多个实施方式中，非挥发性记忆体装置还包含抹除栅极元件，且运作方法还包含透过抹除栅极元件依据抹除信号以抹除第一浮动栅极元件与第二浮动栅极元件中的电性状态。

在一个或多个实施方式中，由比较器比较第一电流与第二电流以产生数据存取状态信号的步骤包含依据第一电流与第二电流之间的差值，从而判定第一浮动栅极元件与第二浮动栅极元件中分别对应的电性状态，据以产生数据存取 状态信号。

在一个或多个实施方式中，依据第一电流与第二电流之间的差值，从而判定第一浮动栅极元件与第二浮动栅极元件中分别对应的电性状态的步骤包含：当第一电流小于第二电流时，判定第一浮动栅极元件被触发；当第一电流大于第二电流时，判定第二浮动栅极元件被触发；当第一电流等于第二电流时，判定第一浮动栅极元件与第二浮动栅极元件均未被触发。