Brevet FR2579817A1 — publié le 19861003

La présente invention se rapporte à un dispositif destiné à vérifier Les cellules de mémoire en fonction du saut de seuil pouvant être obtenu en phase d'écriture. Dans les cellules de mémoire (type EPROM) des dernières générations, la tension de programmation a été ramenée à 12,5 volts, ce qui a pour résultat de réduire considérablement la variation ou le saut de seuil pouvant être obtenu en écriture, comparativement à l'état de la cellule vierge. Pour transformer l'information d'état d'une cellule, écrite ou non, en une information binaire "1" ou "O" pouvant être utilisée de différentes façons, il est habituel de recourir à l'utilisation d'amplificateurs différentiels de détection qui, en fonction de l'état d'une cellule à examiner, produisent un déséquilibre, dans un sens ou dans l'autre, d'un comparateur dont les deux entrées sont respectivement commandées par une branche de circuit comprenant la cellule à examiner et par une autre branche de circuit qui comprend une cellule vierge. Il s'agit d'amplificateurs à gain élevé, très sensibles, qui permettent de détecter de très petits sauts de seuil. D'un autre c8té, il convient de considérer qu'un saut de seuit très petit est de nature à créer des problèmes en phase de lecture, aussi bien en ce qui concerne la capacité de discriminer entre un état écrit et un état non écrit, qu'en ce qui concerne les temps de lecture, qui ne doivent pas devenir trop longs. En outre, les inévitables petites pertes de charge de la cellule ("pertes de charge intrinsèques") prennent alors de l'importance. En réalité, il convient d'observer qu'il est bon que le saut de seuil soit capable de garantir la sécurité de détection dans un large intervalle de tensions d'alimentation et de températures, avec un temps d'accès minimum. Il est en outre bon de garantir une certaine marge de sécurité contre la "perte de charge intrinsèque" de la cellule. Actuellement, on obvie au problème du petit saut de seuil en utilisant des procédés de lecture (algorithmes "intelligents") qui prévoient, après l'habi- tuelle vérification de l'état de la cellule, l'application d'une impulsion finale d'une durée supérieure, dont la fonction est d'ajouter une certaine marge de sécurité. Toutefois, cette solution n'est pas optimale, parce qu'elle détermine des pertes de temps en écriture sans garantir la marge de sécurité nécessaire. Or, on a vu qu'une solution efficace peut consister à réaliser un dispositif en mesure d'effectuer la détection de l'état de la cellule sur la base de valeurs de seuil plus élevées que celles qui sont autrement permises par sa haute sensibilité, afin de rendre possible la vérification des cellules sur la base d'un saut de seuil supérieur à celui qui pourrait autrement être discriminé par l'amplificateur. Le but de La présente invention est plus précisément de réaliser un dispositif permettant de vérifier les cellules de mémoire en fonction du saut de seuil qui peut être obtenu en phase d'écriture, ce dispositif devant être en mesure de discriminer les cellules écrites sur la base d'un saut de seuil suffisamment élevé pour éviter les problèmes en phase de lecture. Selon l'invention, ce but est atteint au moyen d'un dispositif qui comprend un comparateur possédant deux entrées qui sont commandées, respectivement, par une branche de circuit comprenant une cellule à examiner et par une autre branche de circuit qui comprend une cellule vierge, caractérisé en ce que ladite autre branche de circuit comprend en outre, en parallèle avec ladite cellule vierge, une autre cellule de référence commandée de façon réglable. En d'autres termes, on ajoute à l'habituel ampli- ficateur différentiel de détection, du c6té de la cellule vierge, une cellule de référence qui permet de faire varier le point de déséquilibre du comparateur et, par conséquent,le saut de seuil pouvant être discriminé par le dispositif. Ceci permet d'effectuer une vérification qui correspond mieux aux exigences de la lecture, en évitant les impulsions additionnelles de vérification telles que celles utilisées dans la technique connue. D'autre part, si la vérifi- cation se révèle non satisfaisante, il est possible d'écarter les cellules possédant un saut de seuil insuffisant, en les remplaçant éventuellement par des cellules redondantes. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à la lecture de la des- cription qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 représente le schéma général d'une première forme de réalisation du dispositif selon l'invention; la figure 2 représente un schéma analogue d'une deuxième forme de réalisation du dispositif selon l'invention; la figure 3 représente un schéma plus détaillé d'une troisième forme de réalisation du dispositif selon l'invention. Le dispositif représenté sur la figure 1 comprend un comparateur CP muni de deux entrées, respectivement positive et négative, commandées respectivement par des branches de circuit correspondantes R et M polarisées avec une tension Vcc. Sur la figure 1, on a désigné par Vor et Vom les tensions d'entrée du comparateur, qui sont produites par les branches de circuit précitées. La branche de circuit M, qui constitue la branche principale ou de matrice, comprend la cellule à examiner, indiquée par Cm et qui peut être commandée (lorsqu'elle est sélectionnée dans l'ensemble d'une mémoire comprenant de nombreuses cellules) avec une tension d'entrée Vcc, un transistor de découplage capa- citif Tdm présentant une tension de polarisation Vb et un transistor de charge Tlm polarisé avec une tension Vcc et possédant un gain Klm. On a indiqué par Im le courant qui parcourt la branche du circuit M. La branche de circuit R, qui constitue la branche de référence, comprend à son tour un transistor de charge Tlr présentant une polarisation Vcc et un gain Klr > Klm, un tran- sistor de découplage capacitif Tdr présentant une polarisation Vb et deux cellules, qui peuvent être sélectionnées en alternance à travers des transistors du type "enhancement", ou enrichissement, T1 et T2, à l'aide de tensions de commande inversées MM et MM, à savoir, une cellule vierge Cv pouvant être commandée avec une tension Vcc et une autre cellule, qui est une cellule de référence Cr, qui peut être commandée avec une tension réglable Vcc-Vm via un générateur de tension ou un diviseur de tension G, lequel utilise à son tour la tension de commande Vcc. On a indiqué par Ir le courant - qui parcourt la branche de circuit R. Lorsque T1 est conducteur et T2 bloqué, le dispo- sitif travailLe en phase de lecture exactement comme un ampLifi- cateur différentiel de type connu, c'est-à-dire qu'il compare la cellule à examiner Cm à la cellule vierge Cv, en déterminant, en réponse aux gains différents Klr > Klm des deux transistors de charge Tlr et Tlm, un déséquilibre du comparateur CP dans un sens (Vor > Vom) si la cellule à examiner Cm est vierge (auquel cas Im X O), et un déséquilibre du même comparateur CP en sens opposé (Vor Im = 0 ou de toute façon, possède une valeur suffisamment infé- rieure à Ir). Une analyse du comportement du dispositif en réponse à la variation du saut de seuil produit dans la cellule écrite par rapport à l'état vierge peut s'effectuer,-dans des conditions de lecture "quasi statiques" et dans l'hypothèse sim- plificatrice d'un gain infini du comparateur, de la façon suivante. Ir = Kc (Vcc-Vtc)2 (1) Im = Kc (Vcc-Vtc-DVtc) (2) Im = Klm (Vcc-Vtl-Vom)2 (3) 2 22 Ir = Klr (Vcc-Vtl-Vor) = AKlm (Vcc-Vtl-Vor)2 (4) o A = Klr/Klm; Vtc est le seuil de la cellule vierge; DVtc est le saut de seuil déterminé par l'écriture; Kc, Klm et Klr sont respectivement les gains de la cellule du transistor de charge du côté matrice Tlm et du transistor de charge Tlr du côté référence; Vtl est le seuil des deux transistors de charge. Ainsi qu'on l'a déjà dit plus haut, une cellule examinée apparaîtra écrite si Vor Vom. On observera le seuil d'incertitude pour Vor = Vom et ce seuil dépendra de la valeur de Vcc, puisqu'il peut se produire qu'une cellule soit écrite pour des valeurs basses de Vcc et non écrite pour les valeurs élevées. La relation qui existe entre la Vcc maximum de fonctionnement (Vccmax) et le saut de seuil de la cellule de matrice (DVtc) peut être obtenue en introduisant Vor = Vom dans les équations (3) et (4) et en obtenant ainsi: Ir = A2Im (5) puis en combinant Les équations (1), (2) et (5) de manière à obtenir:1 2 2 2 Kc (Vccmax-Vtc) = A Kc (Vccmax-Vtc-DVtc) d'o on obtient, par des calculs faciles: Vccmax = Vtc + A DVtc (6) A-i Il ressort de façon évidente de cette relation que la Vcc maximum utilisable est d'autant plus élevée que le saut de seuil DVtc est plus grand et qu'il est certainement avantageux d'avoir A le plus petit possible. D'autre part, des calculs techniques et des essais expérimentaux ont montré qu'avec le dispositif de la figure 1 utilisé de la façon traditionnelle en phase de vérification d'écriture avec Vcc = 6 V, qui est la valeur maximum pratiquement utilisable, le saut de seuil est encore trop bas pour garantir une lecture correcte et un fonctionnement correct du dispositif. Au contraire, ce problème est résolu en utilisant dans le dispositif la cellule de référence Cr à la place de la cellule vierge Cv, c'est-à-dire en travaillant avec T1 bloqué et T2 conducteur. En effet, de cette façon, l'équation (1) change comme suit: Ir = Kc (VccVm-Vtc)2 (7) En combinant l'équation (7) avec l'équation (2) et avec l'équation (5), on obtient: Kc (Vccmax-Vm-Vtc)2 = A2Kc (Vccmax-Vtc-DVtc)2 (8) et finalement Vccmax = Vtc + AA1 (DVtc' - Vm) (9) sur laquelle on voit que, en polarisant la porte de commande de la cellule de référence Cr au moyen de Vcc-Vm, on obtient que, pour avoir une détection de cellule écrite avec une Vccmax prédéterminée, il faut un saut de seuil (DVtc') supérieur à celui (DVtc) qui est nécessaire pour obtenir la même Vccmax avec la référence normale à une cellule vierge avec la polari- sation Vcc, c'est-à-dire DVtc' = DVtc + V. En dimensionnant convenablement la référence, il est possible de déterminer une marge appropriée pour garantir un fonctionnement correct sur tout l'intervalle de tensions d'ali- mentation et de températures, avec le temps d'accès minimum, outre le fait que ceci constitue une garantie contre la perte de charge intrinsèque et le bruit. En d'autres termes, Le dispositif de la figure 1 permet de discriminer La cellule examinée en fonction d'un saut de seuil supérieur à celui que l'on peut discriminer actuellement. Une variante du dispositif proposé, qui est repré- sentée sur la figure 2,permet en outre de mesurer Le saut de seuil obtenu après l'écriture. On peut obtenir ceci en rendant la cellule de référence Cr contrôlable, en fonction de l'état des transistors du type "enhancement" T3 et T4, non seulement par le bloc de circuit G1, mais également par un autre bloc de circuit G2 (un diviseur de tension) présentant une tension de polarisation Vpp. En effectuant la lecture d'une cellule de matrice non écrite possédant une Vcc quelconque (par exemple 5 V) et en faisant varier Vpp, il est possible de trouver une Vppmax telle que la cellule passe de l'état vierge à l'état écrit sous l'effet de la polarisation anormale appliquée à la cellule Cr. Dans ce cas, l'équation (6) devient: Kc (Vppmax'. R-Vtc) = A2Kc (Vcc-Vtc) 2 d'o, on déduit Vppmax'. R = Vtc + A (Vcc-Vtc) (10) Après l'écriture, on peut effectuer une lecture avec une Vcc égale à la valeur précédente et rechercher la Vpp pour laquelle la cellule Cm est jugée incertaine entre l'état écrit et l'état vierge (Vppmax"). On peut également tirer de l'équation (6): 2 2 Kc (Vppmax" R-Vtc) = A2Kc (Vcc-Vtc-DVtc)2 d'o, on déduit Vppmax" R = Vtc + A (Vcc-Vtc) - ADVtc (11) Finalement, en soustrayant (10) de (11), on obtient: DVtc = R/A (Vppmax' - Vppmax") qui permet de calculer le saut de seuil. Une forme possible de réalisation du dispositif selon l'invention pour une mémoire EPROM 256 K est représentée en détail sur la figure 3. Dans cette forme de réalisation, les transistors Tll, T14, T16 et T18 constituent le circuit de polarisation et de séLec- tion de colonne d'une ligne de bit de matrice BLm dans laquelle est comprise une cellule Cm à examiner. Dans la lecture normale (fonctionnement traditionnel) on habilite le circuit de référence constitué par les transistors T12, T13, T15, T17 et T19 et par une ligne de bit de référence BLr, qui comprend une cellule vierge Cv. Dans le mode selon l'invention qui opère pour un saut de seuil plus élevé, le transistor T19 est bloqué et la ligne de bit de référence BLr est par conséquent déconnectée tandis que, par l'intermédiaire du transistor T20, on connecte la cellule de référence Cr, dont la porte peut être polarisée, soit avec le cir- cuit T31-T40 (o T31 est un transistor à seuil proche de 0 et les autres sont du type "depletion", ou appauvrissement), qui permet de garantir un saut de seuil fixe, soit avec le circuit T41, T42 (en combinaison avec T43, T44 et D) qui permet, par la mesure de Vppmax, de mesurer le saut de seuil. Une bascule FF, formée des transistors T24-T29 (o T17 est un transistor à seuil élevé) sert à maintenir le circuit dans l'état actif désiré, lorsqu'il a été convenablement mis dans l'état stable désiré et à forcer automatiquement le circuit dans le mode de lecture classique au moment de l'allumage. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif destiné à vérifier des cellules de mémoire en fonction du saut de seuil qui peut être obtenu dans les phases d'écriture, comprenant un comparateur (CP) possédant deux entrées qui sont commandées respectivement par une branche de circuit (M) comprenant une cellule à examiner (Cm) et par une autre branche de circuit (R) qui comprend une cellule vierge (Cv), caractérisé en ce que ladite autre branche de circuit (R) comprend en outre, en parallèle avec Ladite cellule vierge (Cv), une autre cellule de référence (Cr) commandée de façon réglable. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite autre cellule de référence (Cr) est commandée à travers un générateur de tension (G, G1) d'une valeur inférieure à la tension de commande (Vcc) de la cellule à examiner (Cm). 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite autre cellule de référence (Cm) peut être commandée en outre via un générateur de tension variable (G2) qui permet de mesurer le saut de seuil produit par l'écriture de la cellule à examiner (Cm). 4. Dispositif selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (T3, T4) permettant de choisir l'un ou l'autre desdits générateurs (G1, G2) pour la commande de ladite cellule de référence (Cr).