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JP2010515201A - フラッシュメモリおよびそれに関連する方法 - Google Patents

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Abstract

操作方法において、フラッシュメモリセルがプログラムされ、ワードライン電圧がフラッシュメモリセルに印加され、フラッシュメモリセルの状態が一定の間隔で検知されることにより、フラッシュメモリセルの状態を示すデータが生成される。操作方法において、NANDフラッシュメモリのキャッシュメモリにおけるラッチがオフにされ、その間にラッチは初期化される。読み出し電圧は、NANDフラッシュメモリ内の選択されたフラッシュメモリセルのゲートに印加される。その場合、選択されたフラッシュメモリセルは、ビットラインに結合され、ビットラインは、当該ビットラインの電圧が変化する間はラッチの入力に結合される。
【選択図】図1

Description

開示内容は、概して不揮発性メモリデバイスに関し、より詳しくは、フラッシュメモリデバイスにおけるデータの読み書きに関する。
不揮発性メモリデバイスは、一般電子機器にますます用いられるようになってきている。不揮発性メモリデバイスの一例は、半導体デバイスに情報を格納するフラッシュメモリデバイスであり、これは、情報を維持するために電力を必要としない。
フラッシュメモリデバイスにおけるデータの優れた読み書き方法が必要とされている。
さまざまな実施形態に係るメモリシステムのブロック図である。
さまざまな実施形態に係るメモリ回路の電気に関する概略図である。
さまざまな実施形態に係るプログラミング確認動作についてのタイミングチャートである。
さまざまな実施形態に係るプログラミング確認動作の電圧を示す図である。 さまざまな実施形態に係るプログラミング確認動作の電圧を示す図である。
さまざまな実施形態に係る読み出し動作についてのタイミングチャートである。
さまざまな実施形態に係るメモリ回路の電気に関する概略図である。
さまざまな実施形態に係る読み出し動作についてのタイミングチャートである。
さまざまな実施形態に係るいくつかの方法のフローチャートを示す。
さまざまな実施形態に係るいくつかの方法のフローチャートを示す。
さまざまな実施形態に係るモバイルデータ処理マシンのブロック図である。
さまざまな実施形態に係るメモリコンポーネントのブロック図である。
本願明細書中に記載される実施形態は、例にすぎない。したがって、示される実施形態は、請求項の範囲を制限するようには解釈されないものとする。
さまざまな実施形態によれば、パルスという用語は、選択された電圧レベルを有限の期間の終わりまで適用することを指す。当業者であれば、パルスは、単一のパルスが有限の期間に継続的に印加されてよく、あるいは、順番に印加される一連の短い不連続のパルスを含んでよく、一連の短い不連続のパルスの場合、有限の期間に等しい総計または合計期間を有することを理解できよう。
さまざまな実施形態によれば、各トランジスタ、または、フローティングゲートトランジスタメモリセルは、その閾値電圧Vtを上回るゲート電圧によって導通された場合にアクティブまたはオンになるとして記載され、トランジスタまたはフローティングゲートトランジスタメモリセルは、ゲート電圧が閾値電圧Vtを下回り、トランジスタまたはフローティングゲートトランジスタメモリセルが導通しなくなった場合に非アクティブ状態またはオフになるとして記載されている。
さまざまな実施形態によれば、電圧は、当該電圧と基準電圧とを比較することによって評価される。さまざまな実施形態によれば、電圧は、当該電圧をインバータの入力に印加し、当該電圧とインバータの閾値電圧とを比較することによって評価される。インバータは、ラッチ回路内にあってよい。インバータの出力の状態は、その入力における電圧と、その閾値電圧によって変化してよい。
本願明細書中に図示されかつ説明されるすべてのタイミングチャートは、時間Tに対する電圧または信号vを示す。
図1は、さまざまな実施形態に係るメモリシステム100のブロック図である。メモリシステム100は、物品と呼ばれてよい。メモリシステム100は、電気的に消去可能かつプログラム可能なリードオンリーメモリデバイス(EEPROM(登録商標))のアレイ102を有する。アレイ102におけるEEPROM(登録商標)は、フラッシュメモリセルまたはフローティングゲートトランジスタメモリセルと呼ばれてもよい。フローティングゲートトランジスタメモリセルは、2つの閾値電圧Vtのうちのいずれかを有してよく、または、4つ以上の閾値電圧Vtのうちの1つを保持するマルチステートセルであってよい。メモリシステム100は、コントローラ104も有してよい。コントローラ104は、センスアンプ制御ロジック・レジスタ110に命令を提供するよう結合され、センスアンプ制御ロジック・レジスタ110は、制御信号を提供するようセンスアンプ・ラッチ112に結合される。コントローラ104は、さらに、命令を提供するようビットラインバイアス発生器・レジスタ120に結合され、ビットラインバイアス発生器・レジスタ120は、信号を提供するようビットラインバイアストランジスタ122に結合される。センスアンプ・ラッチ112と、ビットラインバイアストランジスタ122とは、どちらもアレイ102に結合され、当該アレイ102におけるフラッシュメモリセルからのデータを検知してラッチする。センスアンプ・ラッチ112と、ビットラインバイアストランジスタ122とは、キャッシュメモリの機能を果たすので、メモリシステム100のキャッシュメモリとみなされてよい。センスアンプ・ラッチ112における、アレイ102からラッチされたデータは、コントローラ104に結合される。コントローラ104は、センスアンプ・ラッチ112からのデータを処理し、当該データを出力マルチプレクサ130に結合させ、出力マルチプレクサ130は、当該データをデータパッド132に結合する。
本願明細書中に記載されるさまざまな実施形態に係る機能および方法を実行するコンピュータベースのシステムにおいて、コントローラ104は、マシンであり、プロセッサ、マイクロプロセッサ、ステートマシンであってよく、あるいは、コンピュータ可読媒体であるか、または、コンピュータ可読媒体またはメモリのようなマシンアクセス可能媒体に結合される特定用途向け集積回路であってよい。メモリは、アレイ102であってよく、あるいは、電気、光、または、電磁素子を含んでよい。コンピュータ可読媒体、または、マシンアクセス可能媒体は、コンピュータプログラム命令、データ、あるいはその両方のような関連情報を含んでよく、アクセスされると、本願明細書中に記載される動作をマシンに実行させる。
図2は、さまざまな実施形態に係るメモリ回路200の電気に関する概略図である。図2には、フラッシュメモリセル、または、フローティングゲートトランジスタメモリセルのNANDストリングが示されている。NANDストリングには32個のフラッシュメモリセル202が存在し、0から31までの番号が付されている。フラッシュメモリセル202のNANDストリングは、フラッシュメモリセルの他のNANDストリングと共にアレイ102内に配置されている。各フラッシュメモリセル202は、そのゲート端子に結合された32個のワードライン信号WL0からWL31のそれぞれによって制御される。
各フラッシュメモリセル202は、ソース、ドレイン、フローティングゲート、および、制御ゲートを有する。フラッシュメモリセル202は、各NANDストリングのドレイン/ソースに結合される。NANDストリングは、ソース選択トランジスタ204、および、第1のフラッシュメモリセル202のソースと接地電圧基準との間に結合されたnチャネルトランジスタを有する。NANDストリングのもう一方の端における、ドレイン選択トランジスタ206は、最後のフラッシュメモリセル202のドレインとメモリ回路200の残りとの間に結合されたnチャネルトランジスタである。ドレイン選択トランジスタ206は、NANDストリングと、バイアストランジスタMO210および負荷トランジスタ212を有するビットライン208との間に直列に結合される。ビットライン208は、電圧BLおよび容量CBLを有する。バイアストランジスタ210は、ドレイン選択トランジスタ206に結合されたソースと、ドレインとを有するnチャネルトランジスタである。負荷トランジスタ212は、バイアストランジスタ210のドレインに結合されたドレインと、電圧供給Vccに結合されたソースとを有するpチャネルトランジスタである。ソース選択制御信号SGSは、ソース選択トランジスタ204の制御ゲートに結合され、ドレイン選択制御信号SGDは、ドレイン選択トランジスタ206の制御ゲートに結合される。制御信号BLBIASは、バイアストランジスタ210の制御ゲートに結合され、制御信号PLOADは、負荷トランジスタ212の制御ゲートに結合される。バイアストランジスタ210は、図1に示されたメモリシステム100における多数のビットラインバイアストランジスタ122のうちの1つである。
ビットライン208は、バイアストランジスタ210と負荷トランジスタ212との間のメモリシステム100のセンスアンプ・ラッチ112に結合される。センスアンプ・ラッチ112は、フラッシュメモリセル202からのデータをラッチする複数のラッチトランジスタおよびインバータを有し、そのうちの一組が図2に示されている。第1のラッチトランジスタ220および第2のラッチトランジスタ222は、NANDストリングからのデータ転送を制御する。第1および第2のラッチトランジスタ220、222は、nチャネルトランジスタであり、それぞれが制御信号LATEN0およびLATEN1の各々に結合される制御ゲートを有する。第1のラッチトランジスタ220とビットライン208との結合は、電圧SENと、CBLよりかなり小さい容量CSENと有する。容量CSENによって駆動される電圧SENは、NANDストリングからのラッチされないデータであり、後ほど詳しく説明する。第1のラッチは、第1のインバータ230および第2のインバータ232を有する。第1のインバータ230は、第1のラッチトランジスタ220のソースに結合された入力と、第2のインバータ232の入力に結合された出力とを有する。第2のインバータ232の出力は、第1のインバータ230の入力と、第1のラッチトランジスタ220のソースとに結合される。第1のラッチトランジスタ220のドレインは、ビットライン208と電圧SENとに結合される。第2のインバータ232の入力と、第1のインバータ230の出力とは、図1に示されたコントローラ104に結合されるデータライン236に結合される。
第3のインバータ240および第4のインバータ242を含む第2のラッチは、第2のラッチトランジスタ222を介しデータライン236に結合される。第3のインバータ240の入力と、第4のインバータ242の出力とは、第2のラッチトランジスタ222のソースに結合され、第2のラッチトランジスタ222のドレインは、データライン236に結合される。第3のインバータ240の出力と、第4のインバータ242の入力とは、図1に示されるコントローラ104に結合された第2のデータライン246に結合される。
さまざまな実施形態に係るフラッシュメモリセル202のそれぞれは、そのゲートにプログラムパルスを印加してフローティングゲートに引き込まれる電荷を誘発し、フラッシュメモリセル202の閾値電圧Vtを上昇させることによってプログラムされる。プログラミングの始めに、強いプログラムパルスがゲートに印加されることにより、閾値電圧Vtは大きく変化する。フラッシュメモリセル202の閾値電圧Vtが目標に近づいてくると、ゲートには弱いプログラムパルスが印加され、その結果、閾値電圧Vtは小さく変化する。それぞれのプログラムパルスが印加された後、他のプログラムパルスが印加される前に、閾値電圧Vtは2回確認される。
さまざまな実施形態に係る選択されたフラッシュメモリセル202は、読み出し電圧をそのゲート(WL0からWL31)に結合し、ソース選択トランジスタ204およびドレイン選択トランジスタ206を導通させ、NANDストリング内の他のすべてのフローティングゲートセル202が導通するようにオンにすることによって読み出される。バイアストランジスタ210および負荷トランジスタ212は、ビットライン208の電圧が電圧Vccから変化するようにオンにされる。その後、負荷トランジスタ212がオフにされ、一度でも負荷トランジスタ212がオフにされるとビットライン208の電圧BLが低下するようにプログラムされていないかぎり、ビットライン208の電荷は、選択されたフラッシュメモリセル202内を流れるだろう。しかしながら、選択されたフラッシュメモリセルが、プログラムされていれば、ビットライン208の電荷は、NANDストリングを通じて失われることはないだろう。インバータ230、232、240、242と、第1および第2のラッチトランジスタ220、222をと有する第1および第2のラッチは、以下に説明するようにビットライン208からのデータをラッチすることができる。
図3は、さまざまな実施形態に係るプログラミング確認動作についてのタイミングチャート300である。図3は、プログラムされている選択されたフラッシュメモリセル202のゲートに印加された信号WLを示す。選択されたフラッシュメモリセル202がプログラミングパルスを確認した後、プログラミング確認動作が行われる。図には、バイアストランジスタ210のゲートに印加された信号BLBIAS、ビットライン208の電圧BL、負荷トランジスタ212のゲートに印加された信号PLOAD、および、負荷トランジスタ212とバイアストランジスタ210との間のノードにおける電圧SENも示されている。信号LATEN0とLATEN1とは、第1および第2のラッチトランジスタ220、222のゲートにそれぞれ印加され、第1および第2のラッチトランジスタ220、222をオン/オフにする。信号LAT1、LAT2、LAT3、LAT4は、インバータ230、232、240、242のそれぞれに印加されて各インバータをオン/オフする。信号DATA0およびDATA1は、対のインバータ230、232と、対のインバータ240、242とによってラッチされるデジタルデータであり、選択されたフラッシュメモリセル202の状態を示している。
図3における時間Tにおいて、信号BLBIASは、電圧Vclampまで上昇し、信号PLOADは、有意パルス302および304の間で下がることにより、負荷トランジスタ212およびバイアストランジスタ210がそれぞれオンになる。その後、ビットライン208が負荷トランジスタ212を介して供給電圧Vccに結合され、ビットライン208における電圧BLは、ビットラインがバイアストランジスタ210の閾値電圧Vtより低い電圧Vclampまで変化するにつれ上昇する。また、時間Tでは、選択されたフラッシュメモリセル202のゲートにおける電圧WLは、プログラム確認PVレベルまで上昇する。
パルス302、304の端において、バイアストランジスタ210および負荷トランジスタ212がオフにされ、ビットライン208における電圧BLは、選択されたフラッシュメモリセル202の状態に応じて同じままか、または、低下する。セル202の閾値電圧Vtがプリプログラム確認PPVレベルを下回ると、セル202は、導通し、ビットライン208は、直ちに放電するだろう。セル202の閾値電圧VtがPPVを上回り、PVを下回ると、セル202は、導通し、ビットライン208は、より緩やかな傾斜を描いて放電するだろう。セル202の閾値電圧VtがPVを上回ると、セル202は導通せず、ビットライン208は、その電荷を高電圧BLのままに保持するだろう。ビットライン208の放電は、容量CBLに影響される。
ある間隔においてDATA0およびDATA1をラッチしてビットライン208が放電されるかどうかを決定すべくプログラミング確認動作が進行し、放電する場合は、その放電率が決定される。DATA1は、以下のように獲得される。信号BLBIASが短いパルス306の間にVclampより低い電圧まで上昇すると、バイアストランジスタ210がオンになり、電圧SENをビットライン208の電圧BLにすることができる。電圧SENは、バイアストランジスタ210と負荷トランジスタ212との間の容量CSENによって獲得される。容量CsENは、ビットライン208の容量CBLよりかなり小さい。信号LAT1およびLAT2は、短いパルス308、310の間に低下し、インバータ230、232がオフになり、BLBIASパルス306は、バイアストランジスタ210のオフ状態を終了させ、第1のラッチトランジスタ220が信号LATEN0のパルス312によってオンになることにより、電圧SENを、容量CSENからインバータ230の入力まで移動させることができる。インバータ230、232は、移動を妨げないようオフにされ、パルス308、310の端で順にオンにされ、DATA0がラッチされる。セル202の閾値電圧VtがPPVを下回る場合、DATA0は、低くなり、そうでない場合は高くなる。
DATA0は、以下のようにDATA1へと変わる。パルス310の端において、インバータ232がオンにされ、信号LAT3およびLAT4が短いパルス320、322の間に低下することにより、インバータ240、242はオフになる。DATA0がラッチされた場合、パルス312の端で第1のラッチトランジスタ220がオフにされ、第2のラッチトランジスタ222が信号LATEN1のパルス324によってオンにされることにより、反転したデータDATA0がインバータ230の出力からインバータ240の入力へと移動する。ここインバータ240、242は、移動を妨げないようオフにされ、パルス320、322の端で順にオンにされ、DATA1がラッチされる。インバータ240の出力におけるDATA1は、インバータ230の入力で前にラッチされたDATA0と同じである。DATA1がラッチされた後、パルス324の端で第2のラッチトランジスタ222がオフにされる。セル202の閾値電圧VtがPPVを下回る場合、DATA1は低くなり、セル202の閾値電圧VtがPPVを上回る場合、DATA1は、高くなる。
パルス312の端で第1のラッチトランジスタ220がオフになると、信号PLOADは、短いパルス330の間に低下し、負荷トランジスタ212がオンになり、負荷トランジスタ212とバイアストランジスタ210との間の電圧SENを上昇させる。パルス330の間に容量CSENは高電圧に上昇するが、バイアストランジスタ210の下のビットライン208は、影響を受けず、電圧BLは、その動向を維持する。
パルス330の端で、信号BLBIASは、短いパルス340の間にVclampを下回る電圧まで上昇し、バイアストランジスタ210がオンになることにより、電圧SENをビットライン208の電圧BLにすることができる。信号LAT1およびLAT2は、短いパルス340、342の間に再び低下し、インバータ230、232がオフになり、BLBIASパルス340は、バイアストランジスタ210のオフ状態を終了させ、第1のラッチトランジスタ220が信号LATEN0のパルス346によってオンになることにより、電圧SENを容量CSENからインバータ230の入力まで移動させることができる。パルス342、344の端でインバータ230、232は、順にオンにされ、最初にラッチされたDATA0とは異なってもよい新しいDATA0をラッチする。第1のラッチトランジスタ220は、パルス346の端でオフにされる。セル202の閾値電圧VtがPVを下回る場合、DATA0は、低くなり、セル202の閾値電圧VtがPVを上回る場合、DATA0は高くなる。
この方法では、ビットライン208が2回ストローブされることによって、間隔ごとに区切られたDATA0およびDATA1という2つのデータポイントを獲得する一方で、プログラムされている選択されたフラッシュメモリセル202のゲートに、PV電圧の同一の信号WLが印加される。さまざまな実施形態によれば、ビットライン208が3回ストローブされることによって、間隔ごとに区切られた3つ以上のデータポイントを獲得する一方で、プログラムされている選択されたフラッシュメモリセル202のゲートに、PV電圧の同一の信号WLが印加される。
選択されたフラッシュメモリセル202は、さまざまな実施形態にかかるタイミングチャート300に従い読み出されてよい。信号WLは、読み出し電圧まで上昇し、ビットライン208が2回以上ストローブされることにより、間隔ごとに区切られたセル202の2つ以上の閾値電圧Vtを表す2つ以上のデータポイントが得られる。データポイントは、複数のラッチを必要とせず、データライン236および図1に示されたコントローラ104に直接結合されてよい。
図4Aおよび4Bは、さまざまな実施形態に係るプログラミング確認動作の電圧を示す図である。図4Aは、PPVを下回る閾値電圧Vtを有する選択されたフラッシュメモリセルのプログラミング確認動作の電圧400を示す。図には、信号BLBIASの3つのパルス402、404、406が示されている。パルス402の電圧は、電圧Vclampであり、信号BLBIASの短いパルス404、406がバイアストランジスタ210をオンにすることにより、電圧SENをビットライン208の電圧BLにすることができる。図4Aには電圧BL410および電圧SEN412も示されている。図4Bは、PPVを上回り、PVを下回る閾値電圧Vtを有する選択されたフラッシュメモリセルのプログラミング確認動作の電圧450を示す。図には信号BLBIASの3つのパルス452、454、456が示されている。パルス452の電圧は、電圧Vclampであり、信号BLBIASの短いパルス454、456がバイアストランジスタ210をオンにすることにより、電圧SENをビットライン208の電圧BLにすることができる。図4Bには、電圧BL460および電圧SEN462も示されている。
図5は、さまざまな実施形態に係る読み出し動作についてのタイミングチャート500である。図5は、読み出される選択されたフラッシュメモリセル202のゲートに印加された信号WLを示す。図には、バイアストランジスタ210のゲートに印加された信号BLBIAS、ビットライン208の電圧BL、負荷トランジスタ212のゲートに印加された信号PLOAD、および、負荷トランジスタ212とバイアストランジスタ210との間のノードにおける電圧SENも示されている。信号LATEN0とLATEN1とは、第1および第2のラッチトランジスタ220、222のゲートにそれぞれ印加され、第1および第2のラッチトランジスタ220、222をオン/オフにする。信号LAT1、LAT2は、インバータ230、232のそれぞれに印加されて各インバータをオン/オフする。信号DATA0は、対のインバータ230および232によってラッチされるデジタルデータであり、選択されたフラッシュメモリセル202の状態を示している。
図5における時間Tにおいて、信号BLBIASは、電圧Vclampまで上昇し、信号PLOADは、有意パルス502および504の間で下がることにより、負荷トランジスタ212およびバイアストランジスタ210がそれぞれオンになる。その後、ビットライン208が負荷トランジスタ212を介して供給電圧Vccに結合され、ビットライン208における電圧BLは、ビットライン208がバイアストランジスタ210の閾値電圧Vtより低い電圧Vclampまで変化するにつれ上昇する。また、時間Tでは、選択されたフラッシュメモリセル202のゲートにおける電圧WLは、読み出し電圧まで上昇する。
パルス502、504の端において、バイアストランジスタ210および負荷トランジスタ212がオフにされ、ビットライン208における電圧BLは、選択されたフラッシュメモリセル202の状態に応じて同じままか、または、低下する。セル202の閾値電圧Vtが読み出し電圧をはるかに下回ると、セル202は、導通し、ビットライン208は、直ちに放電するだろう。セル202の閾値電圧Vtが読み出し電圧をわずかに下回ると、セル202は、導通し、ビットライン208は、より緩やかな傾斜を描いて放電するだろう。セル202の閾値電圧Vtが読み出し電圧を上回ると、セル202は導通せず、ビットライン208は、その電荷を高電圧BLのままに保持するだろう。
信号BLBIASが短いパルス506の間にVclampより低い電圧まで上昇すると、バイアストランジスタ210がオンになり、電圧SENをビットライン208の電圧BLにすることができる。しかしながら、パルス506の間または後は、データはラッチされず、パルス506は、図3に示されたプログラミング確認動作に関して説明されたようなパルス306とそっくりになるよう印加される。パルス506は、ダミーBLストローブと呼ばれることもある。読み出し動作とプログラミング確認動作との動作結果が同じになるように、2つの動作の間にビットライン208には同じ信号BLBIASが供給される。パルス506を印加することにより、セル202に対する読み出し動作の結果生じたデータがセル202に対するプログラミング確認動作から生じたデータと異なる可能性は減少する。
パルス506に続く短いパルス507の間に信号PLOADが低下することによって負荷トランジスタ212がオンになり、負荷トランジスタ212とバイアストランジスタ210との間の電圧SENが上昇する。パルス507の間に容量CSENは高電圧に上昇するが、バイアストランジスタ210の下のビットライン208は、影響を受けず、電圧BLは、その動向を維持する。
DATA0をラッチして選択されたフラッシュメモリセル202の状態を決定すべく読み出し動作が進行する。信号BLBIASが短いパルス508の間にVclampより低い電圧まで上昇すると、バイアストランジスタ210がオンになり、電圧SENをビットライン208の電圧BLにすることができる。電圧SENは、バイアストランジスタ210と負荷トランジスタ212との間の容量CSENによって獲得される。信号LAT1およびLAT2は、短いパルス518、520の間に低下し、インバータ230、232がオフになり、BLBIASパルス508は、バイアストランジスタ210のオフ状態を終了させ、第1のラッチトランジスタ220が信号LATEN0のパルス522によってオンになることにより、電圧SENを容量CSENからインバータ230の入力まで移動させることができる。インバータ230、232は、移動を妨げないようオフにされ、パルス518、520の端で順にオンにされ、DATA0がラッチされる。選択されたフラッシュメモリセル202の閾値電圧Vtが読み出し電圧を下回る場合、DATA0は、低くなり、選択されたフラッシュメモリセル202の閾値電圧Vtが読み出し電圧を上回る場合、DATA0は高くなる。ラッチされたデータ値が1つだけなので、読み出し動作の間に信号LATEN1は、アクティブにならない。
図6は、さまざまな実施形態に係るメモリ回路600の電気に関する概略図である。メモリ回路600は、図2に示されたメモリ回路200に関係する多くの構成要素を含み、説明の便宜上、同様の構成要素、電圧、信号には同様の参照符号が付されている。メモリ回路200および600に共通する構成要素は、それぞれの回路において同様の機能、位置、および、向きを有する。メモリ回路600は、等化トランジスタ602と、インバータ230の入力に結合されたソースおよびインバータ230の出力に結合されたドレインを有するnチャネルトランジスタも有する。制御信号EQは、等化トランジスタ602のゲートに印加される。信号EQにより導通されると、等化トランジスタ602は、インバータ230の入力と出力との間の電荷移動によってそれらの間の電位差を小さくし、インバータ230、232によってラッチされたデータを取り除いてラッチを初期化させることができる。バイアストランジスタ210、第1のラッチトランジスタ220、インバータ230、232は、キャッシュメモリの機能を実行するので、メモリ回路600のキャッシュメモリ内に含まれる。
図7は、さまざまな実施形態に係る読み出し動作についてのタイミングチャート700である。図7は、バイアストランジスタ210のゲートに印加された信号BLBIAS、ビットライン208の電圧BL、負荷トランジスタ212とバイアストランジスタ210との間のノードにおける電圧SEN、および、負荷トランジスタ212のゲートに印加された信号PLOADを示す。信号LATEN0は、第1のラッチトランジスタ220のゲートに印加され、第1のラッチトランジスタ220をオン/オフにする。信号EQは、等化トランジスタ602のゲートに印加される。信号LAT1とLAT2とは同じであり、インバータ230、232にそれぞれ印加されてインバータ230、232をそれぞれオン/オフにする。信号DATA0は、対のインバータ230、232によってラッチされたデジタルデータであり、選択されたフラッシュメモリセル202の状態を示す。信号DATA0Bは、信号DATA0が反転した信号である。
タイミングチャート700において信号が開始すると、信号BLBIASは電圧Vclampまで上昇し、信号PLOADが有意パルス702および704の間に低下し、負荷トランジスタ212およびバイアストランジスタ210がそれぞれオンになる。ビットライン208は、負荷トランジスタ212を介して供給電圧Vccに結合され、ビットライン208における電圧BLは、バイアストランジスタ210の閾値電圧Vtより低い電圧Vclampまでビットラインが充電されるにつれて上昇する。読み出し電圧(図示せず)は、選択されたフラッシュメモリセル202のゲートに印加される。
パルス702、704の端において、バイアストランジスタ210および負荷トランジスタ212がオフにされ、ビットライン208における電圧BLは、選択されたフラッシュメモリセル202の状態に応じて同じままか、または、低下する。セル202の閾値電圧Vtが読み出し電圧を下回ると、セル202は、導通し、ビットライン208は、放電するだろう。セル202の閾値電圧Vtが読み出し電圧を上回ると、セル202は導通せず、ビットライン208は、その電荷を高電圧BLのままに保持するだろう。
その後、短いパルス730の間に信号EQは、高くなり、等化トランジスタ602がオンにされ、インバータ230の入力と出力との間の電荷移動によって、それらの間の電位差が小さくなり、インバータ230、232によってラッチされたデータが除去されてラッチは初期化される。同時に、長いパルス728の間に信号LAT1およびLAT2がLOWになりインバータ230および232がオフになる。
パルス730に続き、ラッチが初期化されて等化トランジスタ602がオフになると、短いパルス740の間に信号BLBIASがVclampより低い電圧まで上昇し、バイアストランジスタ210をオンにすることにより、電圧SENをビットライン208の電圧BLにすることができる。電圧SENは、バイアストランジスタ210と負荷トランジスタ212との間の容量CSENによって獲得される。同時に、信号LATEN0のパルス750によって第1のラッチトランジスタ220がオンになり、電圧SENは、容量CSENからインバータ230の入力まで移動することができる。その結果、選択されたフラッシュメモリセル202が導通状態にある場合、ビットライン208に電圧BLが発生し、場合によっては放電すると、ビットライン208は、容量CSEN、および、インバータ230の入力に結合される。パルス728、740、750の間に、信号DATA0は、ビットライン208における電圧BLから直接結合される。
BLBIASパルス740、LATEN0パルス750、および、LAT1/LAT2パルス728は、すべて同時に終わり、バイアストランジスタ210および第1のラッチトランジスタ220がオフになり、インバータ230、232がオンになり、DATA0がラッチされる。選択されたフラッシュメモリセル202の閾値電圧Vtが読み出し電圧を下回る場合、DATA0は低くなり、選択されたフラッシュメモリセル202の閾値電圧Vtが読み出し電圧を上回る場合、DATA0は高くなる。信号DATA0Bは、信号DATA0を反転した信号である。
図8は、さまざまな実施形態に係るいくつかの方法のフローチャートを示す。810において方法は開始する。
820において、フラッシュメモリセルがプログラムされる。
830において、フラッシュメモリセルにワードライン電圧が印加される。
840において、フラッシュメモリセルに結合されたビットラインが第1の期間に検知容量に結合され、第1のデータが生成される。
850において、第2の期間にビットラインが検知容量に結合され、第2のデータが生成される。
860において、第1のデータがラッチ回路に格納される。
870において、第2のデータがラッチ回路に格納される。
880においてフラッシュメモリセルは、フラッシュメモリセルのプログラミングを確認するために印加されたパルスと同じ持続時間を有し、同じ間隔で発生するパルスが印加されることによって読み取られるので、フラッシュメモリセルのプログラミングが確認されていて、フラッシュメモリセルが読み出されている場合、フラッシュメモリセルに結合されたビットラインは、プログラミングを確認するために印加されたパルスと同じ間隔で検知容量に結合される。890において、方法は終了する。
図9は、さまざまな実施形態に係るいくつかの方法のフローチャートを示す。910において、方法は開始する。
920において、NANDフラッシュメモリのキャッシュメモリにおけるラッチは、オフにされる。
930において、ラッチはオフにされている間に初期化される。
940において、NANDフラッシュメモリにおける選択されたフラッシュメモリセルのゲートに読み出し電圧が印加され、選択されたフラッシュメモリセルは、ビットラインに結合される。
950において、ビットラインは、ラッチの入力に結合され、その一方で、ビットラインの電圧は、選択されたフラッシュメモリセルに結合された読み出し電圧によって変化し、ラッチはオフにされる。
960において、ラッチがオンにされ、ビットラインにおける電圧に基づきデータがラッチされる。970において方法は終了する。
図10は、さまざまな実施形態に係るモバイルデータ処理マシン1000のブロック図である。マシン1000は、物品と呼ばれてよい。マシン1000は、中央処理装置1010と、先に説明したような不揮発性メモリ1020とを有する。不揮発性メモリ1020は、EEPROM(登録商標)のような電気的に消去可能かつプログラム可能な不揮発性メモリであってよい。マシン1000は、本願明細書中に記載されるさまざまな実施形態に係る機能および方法に従い、不揮発性メモリ1020の動作特性をプログラムするよう用いられる命令をさらに有する。マシン1000は、ラジオトランシーバなどのトランシーバ1030、アンテナ1040、ディスプレイ1050、および/または、入力デバイス1060も有してよい。マシン1000は、携帯電話、PDA(パーソナル携帯情報機器)、ラップトップ、デジタルカメラなどであってよい。不揮発性メモリ1020は、パワーダウン状態の間を含め、マシン1000のプログラムおよび/またはデータを記憶する。
本願明細書中に記載されるさまざまな実施形態に係る機能および方法を実行するコンピュータベースのシステムにおいて、中央処理装置1010は、マシンであり、プロセッサ、マイクロプロセッサ、ステートマシンであってよく、あるいは、コンピュータ可読媒体であるか、または、コンピュータ可読媒体またはメモリのようなマシンアクセス可能媒体に結合される特定用途向け集積回路であってよい。メモリは、不揮発性メモリ1020であってよく、あるいは、電気、光、または、電磁素子を含んでよい。コンピュータ可読媒体、または、マシンアクセス可能媒体は、コンピュータプログラム命令、データあるいはその両方のような関連情報を含んでよく、アクセスされると、本願明細書中に記載される動作をマシンに実行させる。
マシン1000は、さまざまな実施形態に係るワイヤレスコンピューティングプラットフォームである。マシン1000は、WAN(広域通信網)、WLAN(無線LAN)、および、WPAN(無線PAN)のような1つ以上のネットワークと関係してよい。マシン1000は、手で持てるサイズかあるいはそれより大きくてもよい。アンテナ1040は、とりわけ、モノポール、ダイポール、単向性アンテナ、全方向性アンテナ、または、パッチアンテナを含んでよい。無線コンピューティングプラットフォームは、無線通信(赤外線、無線周波数など)を行い、一連のプログラムされた命令を実行できるいかなるデバイスであってよい(例えば、PDA、ラップトップ、携帯電話など)。
図11は、さまざまな実施形態に係るメモリコンポーネント1100のブロック図である。メモリコンポーネント1100は、物品と呼ばれてよい。メモリコンポーネント1100は、メモリカード、メモリチップ、メモリスティックなどであってよい。メモリコンポーネント1100は、上述のような不揮発性メモリ1120を含み、EEPROM(登録商標)のような電気的消去可能かつプログラム可能な不揮発性メモリであってよい。メモリコンポーネント1100は、コネクタ1140を有し、さらに、本願明細書中に記載されるさまざまな実施形態に係る機能および方法に従い、不揮発性メモリ1120の動作特性をプログラムするのに用いられる命令を含んでよい。あるいは、これらの命令は、コネクタ1140を用い、マシン104または1000のようなマシンにメモリコンポーネント1100がインストールされる際に提供されてよい。
本願明細書中に図示されかつ記載されるさまざまな実施形態は、NANDフラッシュメモリデバイスまたは他のタイプのメモリデバイスに実装されてよい。本願明細書中に図示されかつ記載されるさまざまな実施形態は、2つの閾値電圧Vtのうちのいずれかを有するフローティングゲートトランジスタメモリセル、または、4つ以上の閾値電圧Vtのうちの1つを保持するマルチステートフローティングゲートトランジスタメモリセルと共に実装されてよい。
これまで本願明細書における特定の実施形態を図示して説明してきたが、同じ目的を達成するために考え出されたいかなる構成も、ここに示された特定の実施形態と置き換えうることを理解されたい。本開示は、さまざまな実施形態のすべての修正または変更を含むことを意図する。上記説明は、例示にすぎず、限定ではないことを理解されたい。上記説明を検討すれば、上記実施形態の組合せ、および、本願明細書中には特に記載されていない他の実施形態もありうることが当業者には明らかであろう。したがって、さまざまな実施形態の範囲は、上記構成内容、構造、および、方法が用いられる他のいかなる応用も含む。
開示の要約は、読者が技術的開示内容を簡単に確認できることを要求する米国特許法§1.72(b)に則り提供される。要約は、請求項の範囲および趣旨を解釈または限定するために用いられるものではないという考えのもとに提出される。さらに、上記詳細な説明では、開示を合理化する目的からさまざまな実施形態が単一の実施形態にまとめられていることを理解されたい。開示の方法について、請求される複数の実施形態が、各請求項に明確に記載されるより多くの特徴を必要とするという意図を反映しているとは解釈されるべきでない。むしろ、以下の請求項の範囲が反映するように、発明の内容は、単一の開示された実施形態のすべての特徴より少ない。したがって、以下の請求項の範囲は、詳細な説明に組み込まれ、それぞれの請求項は、別々の好適な実施形態として独自に成り立っている。添付の請求項の範囲では、「including」および「in which」という用語が、それぞれ「comprising」および「wherein」に対応するわかりやすい英語として用いられてよい。さらに、「第1の」「第2の」「第3の」などという用語は、単なる呼び名であって、それらの物体に数の制限を課す意図はない。

Claims (28)

  1. フラッシュメモリセルをプログラミングする段階と、
    前記フラッシュメモリセルにワードライン電圧を印加する段階と、
    前記フラッシュメモリセルの状態を複数の間隔で検知し、前記フラッシュメモリセルの前記状態を示す複数のデータを生成する段階と、
    を備える方法。
  2. 前記フラッシュメモリセルの状態を検知する段階は、
    前記フラッシュメモリセルが第1の間隔で印加されるビットラインの第1の電圧を検知する段階と、
    前記ビットラインの第2の電圧を第2の間隔で検知する段階と、
    を有する、請求項1に記載の方法。
  3. 前記第1の電圧を基準電圧と比較して第1のデータを生成する段階と、
    前記第2の電圧を前記基準電圧と比較して第2のデータを生成する段階と、
    前記第2のデータを第1のラッチに格納し、前記第1のデータを第2のラッチに格納する段階と、
    をさらに備える、請求項2に記載の方法。
  4. 前記第1の電圧を基準電圧と比較する段階は、
    検知容量からの前記第1の電圧を、ラッチトランジスタを介して第1のラッチ回路におけるインバータの入力に印加し、前記第1の電圧を前記インバータの閾値電圧と比較する段階を有し、
    前記第2の電圧を前記基準電圧と比較する段階は、前記検知容量からの前記第2の電圧を前記ラッチトランジスタを介して前記第1のラッチ回路における前記インバータの前記入力に印加し、前記第2の電圧を前記インバータの前記閾値電圧と比較する段階を有し、
    前記第2のデータを格納する段階は、
    前記第2のデータを前記第1のラッチ回路に格納する段階と、
    前記第1のデータを第2のラッチ回路に格納する段階と、
    を有し、
    前記第1のラッチ回路は、相手方の入力に接続される出力をそれぞれが有し、前記第2のデータを保持する一対のインバータを有し、
    前記第2のラッチ回路は、相手方の入力に接続される出力をそれぞれが有し、前記第1のデータを保持する一対のインバータを有する、請求項3に記載の方法。
  5. 前記フラッシュメモリセルの状態を検知する段階は、前記フラッシュメモリセルに結合されたビットラインを複数の間隔でストローブし、前記フラッシュメモリセルの状態を示す複数のデータを生成する段階を有する、請求項1に記載の方法。
  6. 前記フラッシュメモリセルの状態を検知する段階は、
    前記フラッシュメモリセルに結合されたビットラインを第1の期間に検知容量に結合して第1のデータを生成する段階と、
    前記ビットラインを第2の期間に前記検知容量に結合して第2のデータを生成する段階と、
    を有する、請求項1に記載の方法。
  7. 前記フラッシュメモリセルの状態を検知する段階は、
    前記第1の期間に、第1のパルスを、前記ビットラインと前記検知容量との間に結合されたバイアストランジスタに結合する段階と、
    前記第2の期間に、第2のパルスを前記バイアストランジスタに印加する段階と、
    を有する、請求項6に記載の方法。
  8. 前記フラッシュメモリセルに読み出し電圧を印加する段階と、
    第3の期間に第3のパルスを前記バイアストランジスタに印加する段階と、
    第4の期間に第4のパルスを前記バイアストランジスタに印加する段階と、
    前記第4の期間の後に、前記検知容量からデータをラッチし、前記フラッシュメモリセルの状態を読み出す段階と、をさらに備え、
    前記第3のパルスおよび前記第4のパルスは、それぞれ、前記第1のパルスおよび前記2のパルスと同じ持続時間を有し、同じ間隔で発生するので、前記フラッシュメモリセルのプログラミングが確認され、前記フラッシュメモリセルが読み出される場合、前記ビットラインは、前記第1のパルスおよび前記2のパルスと同じ間隔で前記検知容量に結合される、
    請求項7に記載の方法。
  9. 前記第1の期間に、プリプログラム確認電圧を前記フラッシュメモリセルのゲートに印加する段階と、
    前記第2の期間に、プログラム確認電圧を前記フラッシュメモリセルの前記ゲートに印加する段階と、
    をさらに備え、
    前記プログラム確認電圧は、前記プリプログラム確認電圧より大きく、前記フラッシュメモリセルの前記ゲートにプログラミングパルスが印加された後、前記フラッシュメモリセルの状態が確認される、請求項6に記載の方法。
  10. 前記フラッシュメモリセルをプログラミングする段階は、4つ以上の閾値電圧のうちの1つを、消去された状態か、または、3つ以上の閾値電圧のうちの1つに保持するマルチステートフラッシュメモリセルをプログラミングする段階を有する、請求項1に記載の方法。
  11. 前記フラッシュメモリセルをプログラミングする段階は、プログラミングパルスを、選択されたフローティングゲートトランジスタメモリセルのゲートに印加し、前記選択されたフローティングゲートトランジスタメモリセルのフローティングゲートに追加される電荷を誘発することにより、前記選択されたフローティングゲートトランジスタメモリセルの閾値電圧を上昇させる段階と、
    前記フラッシュメモリセルにワードライン電圧を印加する段階と、
    を有し、
    前記フラッシュメモリセルにワードライン電圧を印加する段階は、前記選択されたフローティングゲートトランジスタメモリセルの前記ゲートにプログラム確認電圧を印加する段階と、
    NANDストリングに結合されたドレイン選択トランジスタを導通させる段階と、
    前記NANDストリングに結合されたソース選択トランジスタを導通させる段階と、
    を有し、
    前記選択されたフローティングゲートトランジスタメモリセルは、前記ゲート、ドレイン、ソース、および、前記フローティングゲートを含み、
    前記ドレインおよび前記ソースは、フローティングゲートトランジスタメモリセルアレイにおける複数のフローティングゲートトランジスタメモリセルの前記NANDストリングに直列に結合され、前記選択されたフローティングゲートトランジスタメモリセル以外の前記フローティングゲートトランジスタメモリセルのそれぞれは、導通状態にある、請求項1に記載の方法。
  12. 関連情報を有するマシンアクセス可能媒体を備える物品であって、前記情報は、マシンに、
    フラッシュメモリセルをプログラミングする段階と、
    前記フラッシュメモリセルにワードライン電圧を印加する段階と、
    前記フラッシュメモリセルの状態を複数の間隔で検知し、前記フラッシュメモリセルの前記状態を示す複数のデータを生成する段階と、
    を実行させる、物品。
  13. 前記情報は、前記マシンに、
    前記フラッシュメモリセルに結合されたビットラインを、第1の期間に検知容量に結合し、第1のデータを生成する段階と、
    前記ビットラインを第2の期間に前記検知容量に結合し、第2のデータを生成する段階と、
    を実行させる、請求項12に記載の物品。
  14. 前記情報は、前記マシンに、
    前記第1のデータを第1のラッチにラッチする段階と、
    前記第2のデータを第2のラッチにラッチする段階と、
    を実行させる、請求項13に記載の物品。
  15. 前記情報は、前記マシンに、
    前記第1の期間に、プリプログラム確認電圧を前記フラッシュメモリセルのゲートに印加する段階と、
    前記第2の期間に、プログラム確認電圧を前記フラッシュメモリセルの前記ゲートに印加する段階と、
    を実行させ、
    前記プログラム確認電圧は、前記プリプログラム確認電圧より大きく、前記フラッシュメモリセルの前記ゲートにプログラミングパルスが印加された後、前記フラッシュメモリセルの状態が確認される、請求項13に記載の物品。
  16. 前記情報は、前記マシンに、
    前記フラッシュメモリセルに結合されたビットラインを、第1の複数のパルスに従い検知容量に結合し、前記フラッシュメモリセルのプログラミングを確認する段階と、
    前記ビットラインを第2の複数のパルスに従い前記検知容量に結合し、前記フラッシュメモリセルの状態を読み出す段階と、
    を実行させ、
    前記第2の複数のパルスは、それぞれ、前記第1の複数のパルスと同じ持続時間を有し、同じ間隔で発生するので、前記フラッシュメモリセルのプログラミングが確認され、前記フラッシュメモリセルが読み出される場合、前記ビットラインは、前記第1の複数のパルスと同じ間隔で前記検知容量に結合される、請求項12に記載の物品。
  17. 前記情報は、前記マシンに、
    NANDフラッシュメモリのキャッシュメモリ内のラッチをオフにする段階と、
    前記ラッチがオフの間に前記ラッチを初期化する段階と、
    前記NANDフラッシュメモリにおける、ビットラインに結合されている前記フラッシュメモリセルのゲートに読み出し電圧を印加する段階と、
    前記フラッシュメモリセルに印加された前記読み出し電圧によって前記ビットラインの電圧が変化し、前記ラッチがオフになった間に、前記ラッチの入力に前記ビットラインを結合する段階と、
    前記ビットラインの前記電圧に基づき、データをラッチするよう前記ラッチをオンにする段階と、
    を実行させる、請求項12に記載の物品。
  18. NANDフラッシュメモリのキャッシュメモリ内のラッチをオフにする段階と、
    前記ラッチがオフの間に前記ラッチを初期化する段階と、
    前記NANDフラッシュメモリにおける、ビットラインに結合されているフラッシュメモリセルのゲートに読み出し電圧を印加する段階と、
    前記フラッシュメモリセルに印加された前記読み出し電圧によって前記ビットラインの電圧が変化し、前記ラッチがオフになった間に、前記ラッチの入力に前記ビットラインを結合する段階と、
    前記ビットラインの前記電圧に基づき、データをラッチするよう前記ラッチをオンにする段階と、を備える方法。
  19. 前記ラッチをオフにする段階は、相手方の入力に結合された出力をそれぞれが有し、前記データをラッチするよう結合された対のインバータの各々をオフにする段階を有し、
    前記ラッチを初期化する段階は、トランジスタを介し、前記インバータの前記出力を共に結合することにより、前記インバータの前記出力の間の電位差を小さくする段階を有し、
    前記ビットラインを結合する段階は、前記ビットラインと前記インバータとの間に直列に存在するバイアストランジスタおよびラッチトランジスタをオンにする段階を有し、
    前記ラッチをオンにする段階は、前記インバータのそれぞれをオンにする段階を有する、請求項18に記載の方法。
  20. 選択された前記フラッシュメモリセルをプログラミングする段階と、
    前記選択されたフラッシュメモリセルの状態を複数の間隔で検知し、前記選択されたフラッシュメモリセルの状態を示す複数のデータを生成する段階と、をさらに備える、請求項18に記載の方法。
  21. 前記選択されたフラッシュメモリセルの状態を検知する段階は、
    前記ビットラインの第1の電圧を第1の期間に検知する段階と、
    前記ビットラインの第2の電圧を第2の期間に検知する段階と、
    を有する、請求項20に記載の方法。
  22. 前記第1の電圧から第1のデータを生成する段階と、
    前記第1のデータを第1のラッチにラッチする段階と、
    前記第2の電圧から第2のデータを生成する段階と、
    前記第2のデータを第2のラッチにラッチする段階と、
    をさらに備える、請求項21に記載の方法。
  23. 前記読み出し電圧が選択された前記フラッシュメモリセルに印加されている間に、前記ラッチの前記入力に前記ビットラインを複数回結合する段階と、
    前記読み出し電圧が前記選択されたフラッシュメモリセルに印加されている間に、前記ビットラインが前記ラッチの前記入力に結合されることにより複数のデータがラッチされるたびに、前記ビットラインの前記電圧に基づき、前記ラッチをオンにしてデータをラッチする段階と、
    をさらに備える、請求項18に記載の方法。
  24. 単方向性アンテナと、
    ディスプレイと、
    関連情報を有するマシンアクセス可能媒体を含む物品と、
    を備え、
    前記情報は、マシンに、
    フラッシュメモリセルをプログラミングする段階と、
    前記フラッシュメモリセルにワードライン電圧を印加する段階と、
    前記フラッシュメモリセルの状態を複数の間隔で検知し、前記フラッシュメモリセルの前記状態を示す複数のデータを生成する段階と、
    を実行させる、システム。
  25. 前記情報は、前記マシンに、
    前記フラッシュメモリセルに結合されたビットラインを第1の期間に検知容量に結合して第1のデータを生成する段階と、
    前記ビットラインを第2の期間に前記検知容量に結合して第2のデータを生成する段階と、
    を実行させる、請求項24に記載のシステム。
  26. 前記情報は、前記マシンに、
    第1の期間に、プリプログラム確認電圧を前記フラッシュメモリセルのゲートに印加する段階と、
    第2の期間に、プログラム確認電圧を前記フラッシュメモリセルの前記ゲートに印加する段階と、
    を実行させ、
    前記プログラム確認電圧は、前記プリプログラム確認電圧より大きく、前記フラッシュメモリセルの前記ゲートにプログラミングパルスが印加された後、前記フラッシュメモリセルの状態が確認される、請求項24に記載のシステム。
  27. 前記情報は、前記マシンに、
    前記フラッシュメモリセルに結合されたビットラインを、第1の複数のパルスに従い検知容量に結合し、前記フラッシュメモリセルのプログラミングを確認する段階と、
    前記ビットラインを第2の複数のパルスに従い前記検知容量に結合し、前記フラッシュメモリセルの状態を読み出す段階と、
    を実行させ、
    前記第2の複数のパルスは、それぞれ、前記第1の複数のパルスと同じ持続時間を有し、同じ間隔で発生するので、前記フラッシュメモリセルが確認され、前記フラッシュメモリセルが読み出される場合、前記ビットラインは、前記第1の複数のパルスと同じ間隔で前記検知容量に結合される、請求項24に記載のシステム。
  28. 前記アンテナに結合されたトランシーバと、
    入力デバイスと、
    前記フラッシュメモリセルを有する不揮発性メモリと、
    前記トランシーバ、前記ディスプレイ、前記入力デバイス、および、前記不揮発性メモリに結合された中央処理装置と、
    をさらに備え、
    前記不揮発性メモリは、前記マシンアクセス可能媒体であり、
    前記中央処理装置は、前記マシンを含む、請求項24に記載のシステム。
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