[發(fā)明專利]閃存設(shè)備中恢復(fù)數(shù)據(jù)的方法和相關(guān)閃存設(shè)備存儲系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710306135.0
• 申請日: 2007-10-22
• 公開（公告）號: CN101221813A
• 公開（公告）日: 2008-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 樸起臺;金奇南;李永宅
• 申請（專利權(quán)）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: G11C16/26
• 分類號: G11C16/26
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 邵亞麗

相關(guān)申請的交叉引用

本美國非臨時專利申請請求2006年10月20日提交的韓國專利申請2006-102379在35?U.S.C§119下的優(yōu)先權(quán)，在此引入其全部內(nèi)容以供參考。

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體存儲設(shè)備，以及更具體地涉及電可擦除和可編程閃存設(shè)備。

背景技術(shù)

電可擦除和可編程只讀存儲器(EEPROM)設(shè)備指其中能用新數(shù)據(jù)擦除并取代其中存儲數(shù)據(jù)的一類半導(dǎo)體存儲設(shè)備。在某些常規(guī)EEPROM設(shè)備中，在任何給定時間只能擦除并編程一個存儲區(qū)域。閃存設(shè)備是一種能通過一個編程操作同時擦除或編程多個存儲區(qū)域的EEPROM設(shè)備。因此，閃存設(shè)備能比其他常規(guī)EEPROM設(shè)備更高速的操作。然而，在特定數(shù)目的擦除操作之后，由于在設(shè)備中覆蓋存儲數(shù)據(jù)的電荷存儲單元絕緣層的老化，閃存和其他EEPROM設(shè)備的可靠性將下降。

在切斷設(shè)備的電源之后，閃存設(shè)備繼續(xù)存儲信息。此外，當例如受到物理沖擊時，閃存設(shè)備相對堅固并抵抗損害。閃存設(shè)備也表現(xiàn)出相對快的讀取存取時間。由于這些特性，現(xiàn)在閃存設(shè)備廣泛應(yīng)用于例如，諸如個人數(shù)字助理、蜂窩式電話、數(shù)碼相機、便攜游戲機、MP3播放器等的電池供電電子設(shè)備中的編碼和數(shù)據(jù)存儲。閃存設(shè)備也可被用于諸如高分辨率TV、數(shù)字多功能盤(DVD)、路由器和全球定位系統(tǒng)(GPS)之類的家庭應(yīng)用中。根據(jù)設(shè)備中包括的邏輯門的配置，閃存設(shè)備一般被分為兩類，即NOR閃存設(shè)備和NAND閃存設(shè)備。

閃存設(shè)備在晶體管的陣列或“單元”中存儲信息。一般地，設(shè)備中的每個單元存儲一位信息。已知“多級”閃存設(shè)備，其通過改變每個單元的浮柵中存儲的電荷量在每個單元存儲多于一比特的信息。

具有浮柵結(jié)構(gòu)的閃存設(shè)備的兩個重要可靠性特性是：(1)設(shè)備能抵抗老化的編程(寫)/擦除周期的數(shù)量(其經(jīng)常被稱為設(shè)備的“耐久性”)和(2)設(shè)備的數(shù)據(jù)保持特性。閃存設(shè)備的耐久性是重要的考慮，這是因為重復(fù)的編程/擦除周期(這里稱為“周期”)能使設(shè)備中的氧化層受到能引起故障(諸如設(shè)備中管道氧化層崩潰)的壓力。由于這些壓力存儲單元的閾值電壓可能降低，這將使得從編程的存儲單元的浮柵漏出電子。

圖1是表示存儲多級數(shù)據(jù)的常規(guī)閃存設(shè)備的每個狀態(tài)的閾值電壓分布的符號圖。在圖1的示例中，閃存設(shè)備的每個存儲單元是四個不同狀態(tài)之一。如圖1所示，電壓Read1、Read2和Read3定義四種狀態(tài)。圖1中，虛線表示四種狀態(tài)中的每一種的目標閾值電壓分布(即，各個狀態(tài)的每種中存儲單元的閾值電壓的期望分布)。如上述編程/擦除周期所示，影響將把編程存儲單元的閾值電壓分布移動為較低電壓，如使用圖1中實線描繪的閾值電壓分布所示。如果該移動足夠大，那么某些編程的存儲單元可具有比編程驗證電壓更低的閾值電壓(例如，圖1中電壓Read1、Read2和Read3)。當出現(xiàn)該情況時，由于因存儲單元的閾值電壓降低出現(xiàn)讀取邊界減少，因此讀取操作可能失敗。

設(shè)備的數(shù)據(jù)保持特性是潛在的關(guān)注，這是因為表示數(shù)據(jù)位的設(shè)備中存儲的電荷(電子)能通過諸如熱離子放射和/或電荷擴散之類的各種機制而通過缺損互聚電介質(zhì)(defective?interpoly?dielectric)、離子污染(ioniccontamination)、和/或編程干擾壓力而從浮柵泄露。(當浮柵慢慢利用保持在Vcc的控制柵極來獲得電子時會發(fā)生獲得電荷的相反效果，因此引起閾值電壓增加)。當存儲單元的閾值電壓隨時間減少時，其可導(dǎo)致閃存設(shè)備的狀態(tài)之間讀取區(qū)域的相應(yīng)減少。這里稱該現(xiàn)象為“熱溫度壓力”(HTS)。利用HTS，存儲單元的浮柵中積累的電荷從浮柵泄漏到例如設(shè)備的基底。當該泄露減少浮柵中積累的電荷數(shù)時，各個狀態(tài)中的存儲單元的閾值電壓減少。當增加浮柵中積累的電荷量時，由于HTS閾值電壓(或電荷丟失)的減少將增加。此電荷丟失問題并不限于具有浮柵結(jié)構(gòu)的設(shè)備。例如，具有電荷陷阱(chargetrap)結(jié)構(gòu)的存儲設(shè)備也受到這樣的電荷丟失問題。

由于上述的編程/擦除循環(huán)和/或HTS影響的電荷丟失導(dǎo)致每個狀態(tài)的閾值電壓分布中的變化。通過使用再編程(或刷新)操作可以將該變化的閾值電壓分布恢復(fù)到初始的閾值電壓分布。