专利名称：半导体存储器件及其操作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体存储器件，具体地，涉及一种可以驱动电荷 泵的非易失性半导体存储器件以及一种控制电荷泵的方法。
背景技术：
半导体存储器件包括易失性半导体存储器件和非易失性半导体存 储器件。易失性半导体存储器件包括动态随机存取存储器和静态随机存 取存储器。易失性半导体存储器件可以以快速的读和写速度为特征，但 是当去除或失去外部电源时可能丢失所存储的内容。非易失性半导体存 储器件包括掩模只读存储器(MROM)、可编程只读存储器(PROM)、可 擦除可编程只读存储器(EPROM)以及电可擦除可编程只读存储器 (EEPROM)。非易失性半导体存储器件即使当去除或失去外部电源时也保 持其内容。因此，可以将非易失性半导体存储器件用于存储与是否施加 电源无关地必须保持的内容。然而，MROM、 PR0M、和/或EPROM可能使用户不易于更新存储器的 内容，因为系统不能自由地做出擦除和写入。相反，EEPROM可以电学地 擦除和写入，以便日益应用于要求连续更新的系统编程或辅助存储器件。 具体地，闪速EEPROM (下文中称作闪速存储器件)可以有利于高容量辅 助存储器件应用，因为其与传统的EEPROM相比的高度集成。在闪速存储 器件中，与其他NOR或AND型闪速存储器件相比，NAND型闪速存储器可 以表现出高度集成。 闪速存储器件使用比电源电压高的电压(例如，20V)，针对使用F-N (Fowler-Nordheim)隧道机制的单元晶体管进行编程或擦除数据。同样， 当执行读操作时，可以使用约5V-8V的电压，尽管其比在编程或擦除操 作中使用的约20V的高电压低。为获得上述用于编程/擦除操作的高电压或用于读操作的电压，闪 速存储器件配备有高电压产生电路。典型地，高电压产生电路通过使用 电荷泵来具体实现。图1是示出了传统的半导体存储器件的电荷泵驱动 方法的时序图。参考图1，针对每一个操作时间段(tcl-tcn)，闪速存 储器件包括泵浦时间段(thven.l-thven.n),其中对电荷泵(未示出) 进行泵浦以获得所需电压；其中使用通过在泵浦时间段 (thven. 1-thven.n)期间的泵浦操作获得的电压执行实际操作的时间 段；以及其中恢复电荷泵的恢复时间段(trcv. 1-trcv.n)。然而，当在连续操作时间段中执行连续操作时，如图l所示的传统 的电荷泵驱动方法可能是低效的。例如，假设时间段l (tcl)和时间段 2 (tc2)是其中执行编程操作的时间段，因为在完成时间段l (tcl)中 的编程操作之后，在恢复电荷泵之后，使用相同的电压对电荷泵进行泵 浦，执行了不必要的恢复和泵浦操作。同样，如图1所示，因为在电荷 泵的泵浦或恢复期间消耗了电流，传统的电荷泵驱动方法可能引起不必 要的电流消耗。发明内容根据本发明的一些实施例，半导体器件包括存储单元阵列和命令接 口，所述命令接口被配置成从半导体存储器件的外部接收命令。命令接 口还被配置成解释所接收的命令，并且确定所接收的命令是否是连续操 作命令。命令接口输出与命令相对应的命令信号，以及至少一个标记信 号，如果命令是连续操作命令，则所述标记信号表示连续操作时间段。 控制单元被配置成接收从命令接口输出的命令信号和至少一个标记信 号，并且基于所接收的命令信号和至少一个标记信号来产生泵控制信号。 电荷泵被配置成响应于泵控制信号，产生供存取存储单元阵列以读、写、 和/或擦除数据之用的电压。
在其他实施例中，命令接口包括命令解码器，所述命令解码器被配 置成接收所述命令，解释所接收的命令，并且向控制单元输出与所述命 令相对应的命令信号。标记信号产生单元被配置成接收由命令解码器解 释的命令，并且向控制单元输出至少一个标记信号，所述标记信号表示 所述命令是否是连续操作命令，并且如果所述命令是连续操作命令则表 示连续操作时间段。在其他实施例中，标记信号产生单元包括命令寄存器，所述命令寄 存器被配置成接收和存储命令信号。连续操作命令存储单元被配置成存 储关于连续操作命令的信息。比较单元被配置成针对存储在命令寄存器 中的命令信号，在连续操作命令存储单元中所存储的关于连续操作命令 的信息中进行搜索，并且基于搜索结果产生至少一个标记信号。在其他实施例中，标记信号产生单元被配置成当连续操作命令的第 一操作时间段开始时，产生具有第一逻辑电平的第一标记信号。在其他实施例中，标记信号产生单元还被配置成当连续操作命令的 最后操作时间段开始时，产生具有第一逻辑电平的第二标记信号。在其他实施例中，响应于第二标记信号，控制单元被配置成向电荷 泵输出用于恢复电荷泵的恢复信号。在其他实施例中，连续操作命令包括高速缓冲存储器读、高速缓冲 存储器编程、和突发模式命令中至少之一。在其他实施例中，半导体器件是闪速存储器。在本发明的另外的实施例中，半导体存储器件的电荷泵通过以下操 作来控制从半导体存储器件的外部接收命令；解释所接收的命令以确 定所接收的命令是否是连续操作命令；产生与所述命令相对应的命令信 号以及至少一个标记信号，如果所述命令是连续操作信号，所述标记信 号表示连续操作时间段；响应于命令信号和至少一个标记信号，产生泵 控制信号；以及响应于泵控制信号，产生供存取存储单元阵列以读、写、 和/或擦除数据之用的电压。在另外的实施例中，产生至少一个标记信号包括针对命令信号， 在连续操作命令存储单元中所存储的关于连续操作命令的信息中进行搜 索，并且基于搜索结果产生至少一个标记信号。
在另外的实施例中，产生至少一个标记信号包括当连续操作命令 的第一时间段开始时，产生具有第一逻辑电平的第一标记。在另外的实施例中，产生至少一个标记信号还包括当连续操作命 令的最后操作时间段开始时，产生具有第一逻辑电平的第二标记信号。在另外的实施例中，响应于所述至少一个标记信号产生泵控制信号 包括响应于第二标记信号，产生用于恢复电荷泵的泵控制信号。
当结合附图阅读以下对具体实施例的详细描述时，本发明的其他特 征将更易于理解，其中-图1是示出了用于传统的半导体存储器件的电荷泵驱动方法的时序图；图2是根据本发明的一些实施例的半导体存储器件的方框图； 图3是根据本发明的一些实施例的标记信号产生单元的方框图； 图4是示出了根据本发明的一些实施例的、基于标记信号的电荷泵驱动方法的时序图；以及图5是示出了根据本发明的--些实施例用于执行连续操作命令的操作流程图。
具体实施方式
尽管本发明易受各种修改及可选形式的影响，其具体实施例将借助 于图中的示例示出，并且将在其中详细描述。然而，应该理解的是，这 里没有试图将本发明局限于公开的具体形式，相反地，本发明覆盖落在 如所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的所有修改、等价物 及可选物。应理解的是，当将一个元件称作与另一个元件"连接"或"耦接" 时，可以将其与另一个元件直接连接或耦接，或者可以出现中间元件。 相反，当将一个元件称作与另一个元件"直接连接"或"直接耦接"，不 存在中间元件。如这里所使用的，术语"和/或"以及"/"包括一个或 多个相关联列出术语的任意和所有组合。贯穿整个描述，相同的参考数
字表示相同的元件。这里使用的术语仅用于描述特定示例实施例的目的，而不会限制本 发明。如这里所使用的，单数形式还包括复数形式，除非上下文清楚地 指出了其它情况。还应该理解的是，当在此说明书中使用术语"包括" 时，明确指定了存在所声明的特征、整数、步骤、操作、元素、和/或组 件，但是不排除存在或另外还有一个或多个其他特征、整数、步骤、操 作、元素、组件、禾口./或其组合。应该理解的是，尽管在这里可以使用术语第一、第二等来描述各种 部件、电路、区域、层和/或段，这些部件、电路、区域、层和/或段并 不应该由这些术语所限定。这些术语仅用于将一个部件、电路、区域、 层或段与另一个部件、电路、区域、层或段相区分。例如，在不背离本 发明范围的情况下，可以将下述第一部件、电路、区域、层或段称作第 二部件、电路、区域、层或段，并且类似地，将可以将第二部件、电路、 区域、层或段称作第一部件、电路、区域、层或段。除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有 与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同意义。还应该理解 的是，例如那些在常用字典中定义的术语，应该被解释为具有与在相关 领域中的意义一致的含义，并且除非在此清楚地定义，否则不会被解释 为理想化或过于刻板的理解。图2是根据本发明的一些实施例的半导体存储器件的方框图。半导体存储器件1包括命令接口 100、控制单元200、电荷泵300和存储单元 阵列400。命令接口 100从半导体存储器件1的外部(例如主机)接收输 入命令，解释所接收的命令，并且输出与所述命令相对应的命令信号， 以及根据所述命令是否是连续操作命令输出表示连续操作时间段的至少 一个标记信号。命令接口 100可以包括命令解码器110和标记信号产生单元120。 命令解码器110接收命令，解释所接收的命令，并且向控制单元200输 出与所述命令相对应的命令信号。标记信号产生单元120接收通过命令 解码器解释的命令，并且向控制单元200输出至少一个标记信号，所述
标记信号表示所述命令是否是与连续操作时间段相关联的连续操作命令。
艮口，命令解码器110接收从半导体存储器件1的外部(例如主机) 输出的命令，并且向控制单元200输出与所述命令相对应的命令信号， 以执行与所述命令相对应的操作。此外，标记信号产生单元120确定所 接收的命令是否是连续操作命令，并且如果是的话，向控制单元200输 出表示所接收的命令是连续操作命令的标记信号。连续操作命令指的是在至少两个或多个连续的操作时间段执行相 同操作(例如，读、编程或擦除)的命令。即，如图4所示，当时间段 1中的操作是读操作时，连续操作命令表示在时间段2至时间段n中的 操作是相同的读操作。这里，"n"是2或大于2的整数。
例如，诸如高速缓冲存储器读或高速缓冲存储器编程之类的命令或 突发模式中的命令可以是连续操作命令。具有高速缓冲存储器功能的命 令(例如高速缓冲存储器读或高速缓冲存储器编程命令)可以是连续操 作命令。突发模式命令(例如，突发读或突发编程)可以是连续操作命 令，因为它们重复相同的操作直到输入突发停止信号为止。
在标题为"Non-volatile semiconductor memory device having caches function and program, read, and copyback methods thereof" 的韩国专利公开No. 2003-33679中详细描述了高速缓冲存储器功能命 令，将其一并在此作为参考。上述命令仅作为示例，并且根据半导体存 储器件的类型或供应商，可以使用与连续操作命令相对应的多种命令集。当从半导体存储器件1外部接收的命令是连续操作命令时，标记信 号产生单元120产生标记信号，并且向控制单元200输出所产生的标记 信号。控制单元200基于所接收的标记信号，确定在下一个操作时间段 是否恢复电荷泵300。即，当在下一个操作时间段中执行的操作(例如， 读、编程或擦除)与当前执行的操作相同时，控制单元200基于标记信 号，不会恢复电荷泵300。图3是根据本发明的一些实施例的标记信号产生单元的方框图。参 考图2和图3，标记信号产生单元120包括命令寄存器121、连续操作命 令存储单元123、和比较单元125。命令寄存器121接收从命令解码器110输出的命令信号，并且存储所接收的命令信号。连续操作命令存储单元123可以存储关于在半导体存储器件1中执 行的所有连续操作命令的信息。连续操作命令存储单元123可以通过存 储器件(例如ROM或闪速存储器)或通过组合逻辑来具体实现。同样， 连续操作命令存储单元123不仅存储关于每一个连续操作命令的信息 (例如命令代码)，而且存储每一个连续操作命令的特征(例如，所述连 续操作命令是与连续操作命令的开始命令相对应的命令代码，还是与最 后命令相对应的命令代码)。如上所述，与连续操作命令相对应的命令集 可以根据半导体存储器件的类型或供应商而变化。比较单元125针对命令寄存器121中所存储的命令信号，在连续操 作命令存储单元123中所存储的关于连续操作命令的信息中进行搜索， 并且基于搜索结果产生至少一个标记信号。例如，当所述命令信号是与 高速缓冲存储器读相对应的命令(例如，000Eh)时，将命令信号000Eh 存储在命令寄存器121中。比较单元125针对存储在命令寄存器121中 的命令信号000Eh，在连续操作命令存储单元123中所存储的关于连续 操作命令的信息中进行搜索。在连续操作命令存储单元123中搜索命令 信号000Eh，并且因为命令信号000Eh不是最后的连续操作命令，比较 单元125产生第一标记信号。当命令信号是与最后的高速缓冲存储器读相对应的命令时(例如， 000Ch)时，将命令信号000Ch存储在命令寄存器121中。比较单元125 针对存储在命令寄存器121中的命令信号OOOCh，在连续操作命令存储 单元123中所存储的关于连续操作命令的信息中进行搜索。根据搜索结 果，命令信号OOOCh是连续操作命令，并且因为连续操作命令存储单元 123中的信息表示命令信号OOOCh是最后的连续操作命令，比较单元125 产生第二标记信号。图4是示出了根据本发明的一些实施例的、基于标记信号的电荷泵 驱动方法的时序图。参考图2和图4可知，基于通过标记信号产生单元 120产生的标记信号，可以在连续操作时间段中省略不必要的电荷泵恢 复操作。即，比较图1和图4，因为在每一个操作时间段省略了恢复时 间段和泵浦时间段(例如，trcv. 1、thven. 2和trcv. 2)，因此电流(Ipump)
消耗可以减少。此外，与图1的时间段2中的时间tc2相比，因为在时 间段2中不需要泵浦时间段和恢复时间段，在时间段2中的操作仅执行 tc2-thven. 2-trcv. 2的时间，使得可以增加命令处理速度。根据本发明的一些实施例，当连续操作命令的第一操作时间段开始 时，标记信号产生单元120产生具有第一逻辑电平的第一标记信号 (flagl)。例如，在第一操作时间段(例如连续操作命令的时间段1， 连续操作命令例如高速缓冲存储器读)时，标记信号产生单元120产生 具有第一逻辑电平(例如，"高")的第一标记信号(flagl)，并且向控 制单元200输出第一标记信号(flagl)。如图5所示，第一标记信号(flagl)可以是这样的信号通过在 连续命令的第一操作时间段的起始点处转换到第一逻辑电平，来维持所 述信号直到最后的操作时间段为止。此外，当连续操作命令的最后操作 时间段开始时，标记信号产生单元120还可以产生具有第一逻辑电平的 第二标记信号(flag2)。当第一标记信号(flagl)是第一逻辑电平(例 如，"高")时,控制单元200在下一个操作时间段中不会恢复电荷泵300。因为针对每一个操作时间段，标记信号产生单元120接收与连续操 作命令(例如，高速缓冲存储器读)相同的命令信号，直到执行最后的 时间段(时间段n)为止，标记信号产生单元120可以不再产生标记信 号。标记信号产生单元120重复地产生具有与第一标记信号flagl相同 的第一逻辑电平的信号，并且向控制单元200输出。当执行最后的时间段(时间段n)时，标记信号产生单元120接收 表示连续操作命令(例如，高速缓冲存储器读)的最后时间段的命令信 号。当接收所述命令信号时，标记信号产生单元120产生第二标记信号 (flag2)，并且向控制单元200输出所产生的第二标记信号(flag2)。 当控制单元200当前所执行的操作时间段结束时，控制单元200 —接收 到第二标记信号(flag2)就向电荷泵300输出恢复电荷泵300的泵控制 信号。再参考图2，控制单元200接收从命令接口 100输出的命令信号和 标记信号，并且基于所接收的命令信号和标记信号来产生泵控制信号。 例如，当从半导体存储器件1外部接收的命令是连续地执行编程操作的 命令时，控制单元200从命令接口 IOO接收在操作时间段执行编程的命令信号以及表示所述命令是连续操作命令的第一标记信号。此外，控制 单元200基于所述命令信号和第一标记信号产生泵控制信号，以如执行 编程操作所需地泵浦电荷泵300。电荷泵300响应于泵控制信号，产生 从存储单元阵列400读数据或相对于存储单元阵列400写或擦除数据所需的电压。图5是示出了根据本发明的一些实施例用于执行连续操作命令的操 作流程图。参考图2和图5，命令解码器110从半导体存储器件1外部 (例如，主机)接收命令(SIOO)。命令接口 IOO解释所接收的命令，并 且向控制单元200输出与所述命令相对应的命令信号(S200)。标记信号产生单元120基于所述命令信号，确定所述命令是否是连 续操作命令(S300)。当确定所述命令是连续操作命令时，标记信号产生 单元120产生第一标记信号，并且向控制单元200输出所产生的第一标 记信号。在第一标记信号具有第--逻辑电平(例如，"高")的同时，即 使完成每一个时间段操作时，控制单元200也不会恢复电荷泵300，并 且执行每一个时间段操作(S400)。控制单元200执行每一个时间段操作，直到接收到第二标记信号为 止。当接收到第二标记信号时，控制单元200确定其是连续操作时间段 的最后时间段(S500)。当完成当前执行的操作时，控制单元200恢复电 荷泵300 (S700)。当命令不是连续操作命令时，即，标记信号产生单元 120没有向控制单元200输出第一标记信号时，以典型的方法驱动电荷 泵300 (S600)。如上所述，在根据本发明的一些实施例的半导体存储器件中，当输 入连续操作命令时，通过更加有效地驱动电荷泵，可以减少不必要的电 流消耗。此外，通过去除不必要的泵浦操作和恢复操作，使用在前一个 时间段泵浦的电压，使得增加了操作速度。总结详细的描述，应该注意的是，在实质不脱离本发明的原理的情况下，可以对优选实施例做出各种改变和修改。所有这些改变和修改将 试图包括在如所述权利要求所阐述的本发明的范围之内。
权利要求
1.一种半导体存储器件，包括存储单元阵列；命令接口，被配置成从半导体存储器件的外部接收命令，解释所接收的命令，以确定所接收的命令是否是连续操作命令，并输出与所述命令相对应的命令信号以及至少一个标记信号，如果所述命令是连续操作命令则所述标记信号表示连续操作时间段；控制单元，被配置成接收从命令接口输出的所述命令信号和所述至少一个标记信号，并且基于所接收的命令信号和至少一个标记信号来产生泵控制信号；以及电荷泵，被配置成响应于泵控制信号，产生供存取存储单元阵列以读、写、和/或擦除数据之用的电压。
2. 如权利要求1所述的半导体存储器件，其中，所述命令接口包括命令解码器，被配置成接收所述命令，解释所接收的命令，并且向 控制单元输出与所述命令相对应的命令信号；以及标记信号产生单元，被配置成接收由命令解码器解释的命令，并且 向控制单元输出所述至少一个标记信号，所述标记信号表示所述命令是 否是连续操作命令，并且如果所述命令是连续操作命令则表示连续操作 时间段。
3. 如权利要求2所述的半导体存储器件，其中，所述标记信号产 生单元包括命令寄存器，被配置成接收和存储命令信号；连续操作命令存储单元，被配置成存储关于连续操作命令的信息； 比较单元，被配置成针对存储在命令寄存器中的命令信号，在连续操作命令存储单元中所存储的关于连续操作命令的信息中进行搜索，并且基于搜索结果产生所述至少一个标记信号。
4. 如权利要求2所述的半导体存储器件，其中，所述标记信号产生单元被配置成当连续操作命令的第一操作时间段开始时，产生具有第 一逻辑电平的第一标记信号。
5. 如权利要求4所述的半导体存储器件，其中，所述标记信号产生单元还被配置成当连续操作命令的最后操作时间段开始时，产生具有 第一逻辑电平的第二标记信号。
6. 如权利要求5所述的半导体存储器件，其中，响应于第二标记 信号，所述控制单元被配置成向电荷泵输出用于恢复电荷泵的恢复信号。
7. 如权利要求1所述的半导体存储器件，其中，所述连续操作命 令包括高速缓冲存储器读、高速缓冲存储器编程、和突发模式命令中至 少之一。
8. 如权利要求1所述的半导体存储器件，其中，所述半导体器件 是闪速存储器。
9. 一种用于控制半导体存储器件的电荷泵的方法，包括从半导体存储器件的外部接收命令；解释所接收的命令，以确定所接收的命令是否是连续操作命令； 产生与所述命令相对应的命令信号以及至少一个标记信号，如果所 述命令是连续操作信号，所述标记信号表示连续操作时间段；响应于所述命令信号和所述至少一个标记信号，产生泵控制信号；以及响应于泵控制信号，产生供存取存储单元阵列以读、写、和/或擦 除数据之用的电压。
10. 如权利要求9所述的方法，其中，产生至少一个标记信号包括 针对所述命令信号，在连续操作命令存储单元中所存储的关于连续操作命令的信息中进行搜索；以及基于搜索结果产生所述至少一个标记信号。
11. 如权利要求9所述的方法，其中，产生至少一个标记信号包括 当连续操作命令的第一操作时间段开始时，产生具有第一逻辑电平的第一标记。
12. 如权利要求11所述的方法，其中，产生至少一个标记信号还 包括当连续操作命令的最后操作时间段开始时，产生具有第一逻辑电 平的第二标记信号。
13.如权利要求12所述的方法，其中，响应于所述至少一个标记信号产生泵控制信号包括响应于第二标记信号，产生用于恢复电荷泵 的泵控制信号。
全文摘要
公开了一种半导体器件，包括存储单元阵列和命令接口，所述命令接口被配置成从半导体存储器件的外部接收命令。命令接口还被配置成解释所接收的命令，并且确定所接收的命令是否是连续操作命令。命令接口输出与命令相对应的命令信号，以及至少一个标记信号，如果命令是连续操作命令，则所述标记信号表示连续操作时间段。控制单元被配置成接收从命令接口输出的命令信号和至少一个标记信号，并且基于所接收的命令信号和至少一个标记信号来产生泵控制信号。电荷泵被配置成响应于泵控制信号，产生供存取存储单元阵列以读、写、和/或擦除数据之用的电压。
文档编号G11C16/30GK101159168SQ20071000405
公开日2008年4月9日 申请日期2007年1月23日 优先权日2006年10月2日
发明者姜相喆, 郑龙泽 申请人:三星电子株式会社