[發(fā)明專利]對情形敏感的存儲器性能

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680034366.4
• 申請日: 2006-07-18
• 公開（公告）號: CN101268453A
• 公開（公告）日: 2008-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 安德魯·湯姆林;卡洛斯·岡薩雷斯
• 申請（專利權(quán)）人: 桑迪士克股份有限公司
• 主分類號: G06F13/16
• 分類號: G06F13/16
• 代理公司: 北京律盟知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 劉國偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體上涉及可重新編程的非易失性存儲器系統(tǒng)及其操作，且更具體來說涉及優(yōu)化編程性能的技術(shù)。

背景技術(shù)

可重新編程的非易失性存儲器產(chǎn)品在商業(yè)上是成功的，且如今廣泛可用，特別是采用小形態(tài)因數(shù)卡的形式，例如CompactFlash卡(CF)、安全數(shù)字卡(SD)、多媒體卡(MMC)和記憶棒卡，其由包含SanDisk公司在內(nèi)的各種廠商生產(chǎn)。此類卡通常使用快閃電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)存儲器單元的陣列。快閃EEPROM存儲器單元陣列通常生產(chǎn)為NOR陣列或NAND陣列。

NOR陣列

在典型的NOR陣列中，存儲器單元連接在鄰近的位線源極與漏極擴(kuò)散之間，所述擴(kuò)散在列的方向上延伸，其中控制柵極連接到沿著單元的行延伸的字線。一個典型的存儲器單元具有源極與漏極擴(kuò)散之間的“分裂溝道”。單元的電荷存儲元件位于溝道的一個部分上，且字線(也稱為控制柵極)位于另一溝道部分上且位于電荷存儲元件上。這有效地形成具有兩個串聯(lián)的晶體管的單元，一個(存儲器晶體管)具有電荷存儲元件上的電荷量與控制可流動穿過其溝道的部分的電流量的字線上的電壓的組合，且另一個(選擇晶體管)具有單獨(dú)充當(dāng)其柵極的字線。字線在電荷存儲元件的行上延伸。第5,070,032號、第5,095,344號、第5,315,541號、第5,343,063號和第5,661,053號美國專利以及1999年1月27日申請的共同待決的第09/239,073號美國專利申請案中給出了此種單元的實例、其在存儲器系統(tǒng)中的使用及其制造方法。

修改這個分裂溝道快閃EEPROM單元會添加位于電荷存儲元件與字線之間的導(dǎo)引柵極。陣列的每個導(dǎo)引柵極在電荷存儲元件的一個列上垂直于字線而延伸。效果是使得字線無須在讀取或編程選定單元時同時執(zhí)行兩種功能。這兩種功能是(1)充當(dāng)選擇晶體管的柵極，因而需要用適當(dāng)?shù)碾妷簛斫油ê完P(guān)斷選擇晶體管，和(2)通過字線與電荷存儲元件之間的電場(電容性)耦合將電荷存儲元件的電壓驅(qū)動到所需水平。通常難以用單個電壓以最佳方式執(zhí)行這兩種功能。通過添加導(dǎo)引柵極，字線只需要執(zhí)行功能(1)，而添加的導(dǎo)引柵極執(zhí)行功能(2)。舉例來說，在第5,313,421和6,222,762號美國專利中描述了在快閃EEPROM陣列中使用導(dǎo)引柵極。

存在各種用于通過柵極介質(zhì)從襯底向浮動?xùn)艠O存儲元件上注射電子的編程技術(shù)。Brown與Brewer編輯的書“Nonvolatile?Semiconductor?Memory?Technology”(IEEEPress，1.2節(jié)，第9-25頁(1998))中描述了最常見的編程機(jī)制。一種稱為溝道“熱電子注射”(1.2.3節(jié))的技術(shù)將電子從單元的溝道注射到浮動?xùn)艠O的鄰近于單元漏極的區(qū)中。另一種稱為“源極側(cè)注射”(1.2.4節(jié))的技術(shù)以在溝道的遠(yuǎn)離漏極的區(qū)中創(chuàng)造電子注射的條件的方式，沿著存儲器單元溝道的長度控制襯底表面電勢。Kamiya等人的文章“EPROM?Cell?with?High?Gate?Injection?Efficiency”(IEDM?Technical?Digest，1982，第741-744頁)和第4,622,656號和第5,313,421號美國專利中也描述了源極側(cè)注射。

在上述兩種類型的NOR存儲器單元陣列兩者中使用兩種從電荷存儲元件中移除電荷以擦除存儲器單元的技術(shù)。一種是通過向源極、漏極和其它柵極施加適當(dāng)電壓來擦除到襯底，所述電壓導(dǎo)致電子隧穿存儲元件與襯底之間的介電層的一部分。另一擦除技術(shù)是將電子穿過位于存儲元件與另一柵極之間的隧道介電層從存儲元件轉(zhuǎn)移到另一柵極。在上述第一類型的單元中，為此目的提供第三擦除柵極。在上述第二類型的單元中，由于使用了導(dǎo)引柵極而已經(jīng)具有三個柵極，將電荷存儲元件擦除到字線，而無需添加第四個柵極。雖然此后者技術(shù)又添加了字線執(zhí)行的第二個功能，但這些功能是在不同時間執(zhí)行的，因而無須因兩種功能而作出折衷。當(dāng)利用任一擦除技術(shù)時，將大量存儲器單元分組在一起以便以“快閃”的方式同時擦除。在一種方法中，所述群組包含足夠的存儲器單元，以便存儲存儲在磁盤扇區(qū)中的用戶數(shù)據(jù)的量(即512字節(jié))加上一些額外開銷數(shù)據(jù)。在另一種方法中，每個群組中含有足夠的單元以保持幾千字節(jié)的用戶數(shù)據(jù)，其等于許多磁盤扇區(qū)的數(shù)據(jù)量。第5,297,148號美國專利中描述了多區(qū)塊擦除、缺陷管理和其它快閃EEPROM系統(tǒng)特征。