Brevet FR2688333A1 — publié le 19930910

DISPOSITIF ET PROCEDE D'EFFACEMENT PAR SECTEURS D'UNE MEMOIRE FLASH EPROM La présente invention concerne l'effacement d'un plan mémoire d'une flash EPROM découpé en secteurs. Une mémoire flash EPROM est une mémoire qui se programme à la manière d'une mémoire EPROM par injection de porteurs chauds et qui s'efface à la manière d'une mémoire EEPROM, à cette différence que l'effacement porte sur la mémoire flash EPROM toute entière. Pour permettre aux utilisateurs de partitionner leur plan mémoire applicatif selon la nature des informations à mémoriser, et en particulier selon la fréquence de rafraîchissement de ces informations, on a proposé une segmentation du plan mémoire d'une flash EPROM en plusieurs secteurs, qui permette d'effacer soit un, soit plusieurs, soit tous les secteurs de la mémoire en même temps. Les secteurs ne sont pas forcément de même taille Dans des applications habituelles, on propose un secteur de 0.2 Mbits et un autre de 0 8 Mbits pour une flash EPROM de 1 Mbits. On rappelle qu'une cellule mémoire flash EPROM est constituée d'un transistor à grille flottante dont l'oxyde de grille est d'épaisseur faible et uniforme sur toute la longueur du canal de conduction La faible épaisseur est de l'ordre de cent angstr 8 ms. L'effacement du plan mémoire flash EPROM est effectué de manière connue en appliquant une tension d'effacement de l'ordre de neuf volts sur la source des cellules mémoires et en portant leurs grilles à la masse, les drains étant non connectés La jonction source/substrat des cellules est alors polarisée en inverse Le fort champ électrique à travers l'oxyde de grille déclenche la conduction par effet tunnel au niveau de la source. Le choix de la tension d'effacement de neuf volts correspond au point de fonctionnement optimum pour la source des cellules pour obtenir l'effacement par effet tunnel sans risquer de provoquer des courants de fuite dans la jonction source/substrat et sans risquer de faire passer en avalanche cette jonction. La segmentation du plan mémoire en vue de l'effacement par secteurs consiste alors à ce que les cellules d'un secteur aient leurs sources en commun La figure 1 représente un tel plan mémoire (P) d'une flash EPROM découpé en deux secteurs. Le plan mémoire (P) comporte dans cet exemple 256 lignes de bits (BLO à BL 255) et 512 lignes de mots (WLO à WL 511). A chaque intersection d'une ligne de bit et d'une ligne de mot, une cellule mémoire c a son drain d connecté à la ligne de bits et sa grille de commande g connectée à une ligne de mots. Le premier secteur 1 recouvre les 16 premières lignes de bits BLO à BL 15 et les 512 lignes de mots WLO à WL 511. Toutes les cellules de ce premier secteur 1 ont leur source reliée à-un premier noeud électrique Si. Le deuxième secteur 2 recouvre les 240 dernières lignes de bits BL 16 à BL 255 et les 512 lignes de mots WLO à WL 511 Toutes les cellules de ce deuxième secteur 2 ont leur source reliée à un deuxième noeud électrique 52. Dans cet exemple on a segmenté le plan mémoire selon les lignes de bit On peut tout aussi bien les segmenter selon les lignes de mot, ou faire un mélange des deux types de segmentation. Un secteur se définit simplement comme un ensemble de cellules mémoire ayant leurs sources reliées ensemble à un même noeud électrique. L'effacement sélectif consiste alors à appliquer la tension d'effacement au noeud du secteur que l'on veut effacer Cette tension d'effacement est appliquée au noeud d'un secteur à travers une résistance de limitation du courant d'effacement comme représenté sur la figure 1: RI pour le secteur 1, R 2 pour le secteur 2 La valeur de la résistance de limitation d'un secteur donné est déterminée à partir du nombre de cellules de ce secteur et du courant d'effacement caractéristique attendu Ieff d'une cellule mémoire (connu pour un procédé technologique de fabrication donné), en sorte que la tension appliquée à la source commune du secteur, par exemple Si pour le secteur 1, à travers cette résistance de limitation soit d'environ 9 volts Le point de fonctionnement de la source des cellules est alors optimum pour l'effacement et pour la jonction source/substrat. La formule de détermination de la résistance de limitation est donc la suivante: Ve R n Ieff = 9 volts O N est le nombre de cellules du secteur, R la résistance de limitation du secteur et Ieff le courant d'effacement attendu pour une cellule. On a donc en théorie la même tension de source en effacement pour chacun des secteurs. Mais en pratique, la tension de source peut varier d'un secteur à l'autre En effet le courant d'effacement du secteur peut être supérieur à celui attendu, à cause de courants de fuite dans des cellules par exemple La tension de source sera alors inférieure à celle attendue, puisque la chute de tension dans la résistance sera plus importante. En pratique, la tension de source d'un secteur en effacement sera de 9,2 volts et celle d'un autre secteur sera de 8,3 volts, à cause de ces courants de fuite. Le champ électrique appliqué à l'oxyde de grille sera alors plus élevé pour les cellules du premier secteur qui va donc s'effacer plus vite que le deuxième. Or, si on veut effacer les deux secteurs en même temps, on va appliquer la tension d'effacement Ve aux deux secteurs pendant une durée déterminée, puis on va lire les cellules pour vérifier si elles sont effacées ou non Si elles ne le sont pas, on va réappliquer la tension d'effacement et ainsi de suite Si le premier secteur s'efface plus rapidement que le deuxième, tant que ce dernier ne sera pas effacé, on continuera à appliquer la tension d'effacement aux deux secteurs Les cellules du premier secteur vont alors se dépléter et le premier secteur sera altéré. Ce problème de déséquilibre de vitesses d'effacement est un inconvénient majeur en pratique, car il conduit à des altérations des mémoires flash EPROM découpées en secteur sans que l'on puisse les maîtriser. Ce déséquilibre empêche en pratique d'utiliser l'effacement parallèle des secteurs et pour effacer plusieurs ou tous les secteurs du plan mémoire, il faut alors les effacer les uns après les autres, ce qui est très long. Dans l'invention, on résout le problème des déséquilibres entre les vitesses d'effacement pour permettre d'effacer soit tous les secteurs, soit plusieurs secteurs en parallèle de manière fiable, sans altération de la mémoire L'invention permet également d'effacer les secteurs individuellement. Dans l'invention, lorsque plusieurs secteurs doivent être effacés en parallèle, on leur impose un même chemin résistif La tension réelle appliquée aux sources des cellules de ces secteurs sera donc la même pour toutes. Si un secteur a un courant d'effacement plus petit ou plus grand que celui attendu, la vitesse d'effacement sera plus rapide ou plus lente, mais elle sera la même pour tous les secteurs, puisque la tension d'effacement est appliquée aux secteurs à travers une même valeur de résistance. Ainsi l'invention propose un dispositif d'effacement de secteurs d'un plan mémoire d'une flash EPROM, l'effacement de secteurs étant effectué au moyen d'une tension d'effacement appliquée à la source de ces secteurs, comprenant des éléments résistifs par lesquels la tension d'effacement est appliquée, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'aiguillage pour affecter un élément résistif prédéterminé à plusieurs secteurs lorsque ces secteurs sont sélectionnés en même temps pour être effacés. Avantageusement, les moyens d'aiguillage permettent d'affecter un élément résistif propre à chaque secteur lorsque les secteurs sont sélectionnés individuellement pour être effacés. L'invention a aussi pour objet une mémoire comportant un tel dispositif d'effacement et le procédé d'effacement correspondant. D'autres caractéristiques ou avantages de l'invention sont donnés dans la description qui suit à titre indicatif et non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente un dispositif d'effacement d'un plan mémoire flash EPROM découpé en deux secteurs, déjà décrite; la figure 2 représente un dispositif d'effacement selon l'invention appliqué au plan mémoire de la figure 1. Pour la clarté de l'exposé, le plan mémoire représenté sur les figures 1 et 2 est découpé en deux secteurs. La figure 2 représente un dispositif d'effacement permettant l'effacement des deux secteurs du plan mémoire en parallèle Il permet aussi leur effacement individuel. Le premier secteur 1 comporte Ni cellules mémoire dont les sources sont reliées ensemble au noeud électrique Si (figure 1). Le deuxième secteur 2 comporte N 2 cellules mémoire dont les sources sont reliées ensemble au noeud électrique 52. Un transistor de sélection parallèle Tl, T 2 est placé en série avec une résistance d'effacement parallèle Rp entre le noeud électrique Si, 52 de chaque secteur 1, 2 et la source de tension d'effacement La résistance d'effacement parallèle Rp est commune à tous les secteurs du plan mémoire. Entre le noeud électrique Si, 52 de chaque secteur 1,2 et la source de tension d'effacement Ve, un transistor de sélection individuelle T'i, Tt 2 et une résistance propre RI, R 2 sont montés en série. Les transistors de sélection parallèle Tl, T 2 sont commandés sur leurs grilles par des signaux de sélection parallèle El, E 2 lls ont chacun une résistance équivalente négligeable devant la résistance d'effacement parallèle De préférence, leur résistance équivalente est la même, c'est à dire qu'ils sont tous de même dimensions (géométrie). Les transistors de sélection individuelle T'i, T'2 sont commandés sur leurs grilles par des signaux de sélection individuelle E'l, E'2 Ils ont chacun une résistance équivalente négligeable devant la résistance propre associée. Ces signaux de sélection parallèle et individuelle sont délivrés par des moyens d'aiguillage 100 à partir de signaux d'effacement de secteurs E 51, E 52 délivrés par des moyens de décodage des instructions non représentés. Les moyens d'aiguillage 100 comportent dans l'exemple pris d'un plan découpé en deux secteurs: une porte NAND 10 recevant les signaux d'effacement de secteurs E 51 et E 52; un inverseur 15 en sortie de la porte 10 et qui délivre les signaux de sélection parallèle El et E 2; un inverseur 20 du signal d'effacement du premier secteur E 51; une porte NOR 25 recevant les sorties des inverseurs et 20 et délivrant le signal de sélection individuelle E'1 du premier secteur; un inverseur 30 du signal d'effacement du deuxième secteur E 52; une porte NOR 35 recevant les sorties des inverseurs et 30 recevant les sorties des inverseurs 15 et 30 et délivrant le signal de sélection individuelle E'2 du deuxième secteur. En prenant comme convention pour les signaux E Si et E 52 un niveau actif pour sélectionner l'effacement du secteur, le fonctionnement logique est alors le suivant: Premier cas: E Si = 1 et E 52 = O La porte 10 délivre un 1 en sortie, et l'inverseur 15 délivre un 0 Les signaux de sélection parallèle El et E 2 sont à zéro et les transistors de sélection parallèle Tl et T 2 sont bloqués. L'inverseur 20 délivre un O et la porte 25 délivre un 1 en sortie: le signal de sélection individuelle E'1 du premier secteur 1 est à 1 et le transistor associé T'1 est conducteur. L'inverseur 30 délivre un 1 et la porte 35 délivre un O en sortie: le signal de sélection individuelle E'2 du deuxième secteur 2 est à O et le transistor associé T'2 est bloqué. La tension d'effacement Ve est donc appliquée au seul premier secteur 1 à travers la résistance Ri et le transistor de sélection individuelle T'l. Deuxième cas: ESI = O et E 52 = 1 La porte 10 délivre un 1 en sortie et l'inverseur 15 délivre un 0 Les signaux de sélection parallèle El et E 2 sont à zéro et les transistors associés Tl et T 2 sont bloqués. L'inverseur 20 délivre un 1 et la porte 25 délivre un 0 en sortie: le signal de sélection individuelle E'l du premier secteur 1 est à O et le transistor associé T'l est bloqué. L'inverseur 30 délivre un O et la porte 35 délivre un 1 en sortie: le signal de sélection individuelle E'2 du deuxième secteur 2 est à 1 et le transistor associé T'2 est conducteur. La tension d'effacement Ve est donc appliquée au seul deuxième secteur 2 à travers la résistance R 2 et le transistor de sélection individuelle T'2. Troisième cas: E 51 = 1 et E 52 = 1 La porte 10 délivre un O en sortie et l'inverseur 15 délivre un 1: les signaux de sélection parallèle El et E 2 sont à 1 et les transistors associés Tl et T 2 sont conducteurs. L'inverseur 20 délivre un O et la porte 25 délivre un O en sortie: le signal de sélection individuelle E'1 du premier secteur 1 est à zéro et le transistor associé T'1 est bloqué. L'inverseur 30 délivre un O en sortie: le signal de sélection individuelle E'2 du deuxième secteur 2 est à O et le transistor associé T'2 est bloqué. La tension d'effacement Ve est donc appliquée aux deux secteurs 1 et 2 Au premier, à travers la résistance Rp et le transistor de sélection parallèle Ti du premier secteur Au deuxième, à travers la résistance Rp et le transistor de sélection parallèle T 2 du deuxième secteur. La résistance équivalente de chaque transistor de sélection parallèle Ti et T 2 étant négligeable devant la résistance Rp, et de plus de valeur identique si ces deux transistors sont de même géométrie, la tension d'effacement Ve est appliquée à chacun des secteurs 1 et 2 à travers un même chemin résistif Les cellules de chacun des secteurs vont donc voir la même tension de source. Si un courant d'effacement dans un des secteurs devait être en pratique plus petit ou plus grand que celui attendu, la vitesse d'effacement des secteurs sera plus rapide ou plus lente, mais elle restera la même pour les deux secteurs. En pratique la résistance Rp est choisie en fonction du nombre de cellules du plan mémoire pour que la tension appliquée aux sources des cellules soit de neuf volts en effacement De même, les résistances propres sont déterminées en fonction du nombre de cellules de leurs secteurs. On peut étendre le principe d'effacement parallèle de secteurs de l'invention à N secteurs Si on veut effacer plusieurs ou tous les secteurs en même temps, on va sélectionner un chemin résistif commun aux secteurs à effacer en même temps, de manière à assurer une même vitesse d'effacement pour tous ces secteurs. Avantageusement, on efface individuellement un secteur parmi les N secteurs en sélectionnant un chemin résistif propre à ce secteur. Les moyens d'aiguillage pour N secteurs comportent des portes logiques qui permettent d'assurer le fonctionnement logique suivant: lorsque plusieurs parmi N secteurs sont sélectionnés, leurs transistors de sélection parallèle sont rendus conducteurs et leurs transistors de sélection individuelle sont bloqués, pour appliquer la tension d'effacement à la source des secteurs à effacer à travers la résistance d'effacement parallèle Rp Les transistors de sélection individuelle et parallèle des autres secteurs non sélectionnés sont bloqués. Avantageusement, les moyens d'aiguillage pour N secteurs permettent également, lorsque un seul parmi N secteurs est sélectionné, de bloquer le transistor de sélection parallèle associé, et de rendre conducteur le transistor de sélection individuelle associé, pour appliquer la tension d'effacement à la source du secteur à travers sa résistance propre Les transistors de sélection individuelle et parallèle des n-1 autres secteurs non sélectionnés sont bloqués. L'invention permet d'obtenir un effacement optimum des secteurs du plan mémoire dans le cas d'effacements parallèles de plusieurs ou de tous les secteurs en même temps, sans altération de la mémoire Elle permet aussi l'effacement sélectif d'un seul secteur. REVENDICATIONS 1 Dispositif d'effacement de secteurs ( 1,2) d'un plan mémoire (P) d'une flash EPROM, l'effacement de secteurs étant effectué au moyen d'une tension d'effacement (Ve) appliquée à la source (Si) de ces secteurs, comprenant des éléments résistifs (Ri, Rp) par lesquels la tension d'effacement est appliquée, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'aiguillage ( 100) pour affecter un élément résistif prédéterminé (Rp) à plusieurs secteurs lorsque ces secteurs sont sélectionnés en même temps pour être effacés. 2 Dispositif d'effacement de secteurs d'un plan mémoire d'une flash EPROM selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'aiguillage permettent d'affecter un élément résistif propre (Ri) à chaque secteur ( 1) lorsque les secteurs sont sélectionnés individuellement pour être effacés. 3 Dispositif d'effacement de secteurs d'un plan mémoire d'une flash EPROM selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de sélection comprenant pour chacun des secteurs, un premier transistor (Tl) en série avec l'élément résistif prédéterminé (Rp), placés entre la source (Si) du secteur ( 1) et la source de tension d'effacement (Ve) et un deuxième transistor (T'1) en série avec l'élément résistif propre (Ri) au secteur ( 1), placés entre la source (Si) du secteur ( 1) et une source de tension d'effacement (Ve). 4 Dispositif d'effacement d'un plan mémoire d'une flash EPROM selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens d'aiguillage ( 100) comprennent des moyens ( 10, 15, 20, 25, 30, 35) pour rendre conducteur le premier transistor (TI) et non conducteur le deuxième transistor (T'l) des secteurs sélectionnés en même temps pour être effacés, de sorte que la tension d'effacement Ve soit appliquée par la résistance prédéterminée (Rp) et pour rendre non conducteur le premier transistor (Tl) et conducteur le deuxième transistor (T'1) d'un secteur ( 1) sélectionné individuellement pour être effacé, de sorte que la tension d'effacement (Ve) soit appliquée par la résistance propre (Ri) au secteur ( 1). Dispositif d'effacement d'un plan mémoire d'une flash EPROM selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens d'aiguillage comportent des portes logiques ( 10, 15, 20, 25, 30, 35). 6 Mémoire flash EPROM ayant un plan mémoire (P) découpé en secteurs ( 1, 2), comprenant des éléments résistifs (Ri) pour appliquer une tension d'effacement (Ve) aux sources de secteurs sélectionnés pour être effacés, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens d'aiguillage ( 100) permettant d'affecter un élément résistif prédéterminé (Rp) à plusieurs secteurs sélectionnés en même temps pour être effacés, de manière à appliquer la tension d'effacement (Ve) à cet élément résistif. 7 Mémoire flash EPROM ayant un plan mémoire (P) découpé en secteurs ( 1, 2) selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens d'aiguillage permettent d'affecter un élément résistif propre (Ri) à chaque secteur sélectionné individuellement pour être effacé, de manière à appliquer la tension d'effacement (Ve) à la résistance propre de ce secteur. 8 Procédé d'effacement de secteurs ( 1,2) d'un plan mémoire (P) d'une flash EPROM, l'effacement de secteurs étant effectué au moyen d'une tension d'effacement (Ve) appliquée à la source des secteurs, caractérisé en ce que lorsque plusieurs secteurs ( 1, 2) sont sélectionnés en même temps pour être effacés, la tension d'effacement (Ve) est appliquée aux sources de ces secteurs par un élément résistif prédéterminé (Rp) pour tous ces secteurs. 9 Procédé d'effacement de secteurs ( 1,2) d'un plan mémoire (P) d'une flash EPROM selon la revendication 8, caractérisé en ce que lorsqu'un secteur ( 1) est sélectionné individuellement pour être effacé, la tension d'effacement (Ve) est appliquée à la source de ce secteur par un élément résistif propre (Rl) à ce secteur ( 1). Procédé d'effacement de secteurs d'un plan mémoire (P) d'une flash EPROM selon les revendications 8 et 9, caractérisé en ce que: on sélectionne plusieurs secteurs au moyen d'un premier transistor (TI) que l'on rend conducteur pour appliquer la tension d'effacement (Ve) aux sources de ces secteurs par la résistance prédéterminée (Rp); on sélectionne individuellement un secteur ( 1) au moyen d'un deuxième transistor (T'1) que l'on rend conducteur pour appliquer la tension d'effacement à la source de ce secteur par la résistance propre (Rl) au secteur.