[發明專利]非易失性存儲系統和相關編程方法

有效

• 申請號: 200710307784.2
• 申請日: 2007-10-19
• 公開（公告）號: CN101202109A
• 公開（公告）日: 2008-06-18
• 發明（設計）人: 崔珍赫
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: G11C16/06
• 分類號: G11C16/06;G11C16/10;G11C29/44
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 邵亞麗

相關專利申請的交叉引用

本申請請求于2006年10月19日在韓國知識產權局提交的韓國專利申請No.10-2006-0101954的優先權，在此引入其內容以供參考。

技術領域

本發明實施例總體上涉及非易失性的半導體存儲系統。更具體的，本發明實施例涉及包括多級非易失性存儲單元的非易失性半導體存儲系統和用于編程多級非易失性存儲單元的方法。

背景技術

非易失性存儲系統通常應用于各種消費者和工業電子應用。該應用的常見示例包括手機、個人數字助理(PDA)、MP3播放器、數字攝像機、便攜磁盤驅動器、便攜媒體播放器(PMP)和諸如用于個人計算機的基本輸入/輸出系統(BIOS)的輔助存儲器，此處僅列舉了幾個。

由于非易失性存儲系統的廣泛使用，對于具有更高數據存儲能力和更高整體性能的非易失性存儲系統具有與日俱增的需求。結果，研究者持續致力于發現新方法以在非易失性存儲系統中每個存儲芯片單元區域保存更多數據。

多級非易失性存儲單元的使用是已被采用以增加非易失性存儲系統中每個單元存儲芯片區域保存數據量的一項技術。多級非易失性存儲單元能保存一位以上的數據。因此，多級非易失性存儲單元經常被替換稱為多位非易失性存儲單元。

多級非易失性存儲單元的典型示例是多級閃存單元?？傮w上，閃存單元關于不同的閾值電壓分布而保存數據。換而言之，當在閃速單元內編程不同數據值時，閃存單元的閾值電壓從一個閾值電壓分布內改變到另一個閾值電壓分布內。

例如，圖(FIG.)1表示用于在單級閃存單元中保存數據的兩個不同閾值電壓分布。在圖1的例子中，在單級閃存單元具有在標記為“1”的閾值電壓分布內的閾值電壓的地方，單級閃存單元存儲邏輯“1”。否則，在單級閃存單元具有在標記為“0”的閾值電壓分布內的閾值電壓的地方，單級閃存單元存儲邏輯“0”。因此，可以通過將讀取電壓Vread應用于單級閃存單元的控制門并確定單級閃存單元的閾值電壓大于或小于讀取電壓Vread(例如，當將讀取電壓Vread應用于控制門時，通過存儲單元檢測電流流量)而確定單級閃存單元中保存的單個位的邏輯狀態。

一般，在存儲單元具有特定閾值電壓分布內的閾值電壓的地方，可以稱存儲單元具有對應于閾值電壓分布表示的邏輯狀態的“閾值電壓狀態”。

圖2表示用于在多級閃存單元中保存數據的四個不同閾值電壓分布。具體的，圖2的多級閃存單元能存儲兩位數據，如四個閾值電壓分布上的標簽所示。換而言之，對于圖2的多級閃存單元具有標記為“11”的閾值電壓分布內的閾值電壓，多級閃存單元存儲邏輯“11”(即，最高有效位(MSB)“1”和最低有效位(LSB)“1”)，對于多級閃存單元具有標記為“10”的閾值電壓分布內的閾值電壓，多級閃存單元存儲邏輯“10”，對于多級閃存單元具有標記為“01”的閾值電壓分布內的閾值電壓，多級閃存單元存儲邏輯“01”，以及對于多級閃存單元具有標為“00”的閾值電壓分布內的閾值電壓，多級閃存單元存儲邏輯“00”。可以通過將讀取電壓Vread1、Vread2和Vread3不同地應用于多級閃存單元的控制門并確定相關于這些讀取電壓的多級閃存單元的閾值電壓的幅度而確定圖2所示的多級閃存單元的邏輯狀態。

圖3表示包括含有多級閃存單元的閃存的示例性非易失性存儲系統。

參考圖3，示例性非易失性存儲系統100包括主機110、存儲控制器120和閃存130。其中，存儲控制器120包括緩沖存儲器121，而閃存130包括存儲單元陣列131和頁緩沖器132。

在存儲控制器120中，緩沖存儲器121在編程操作期間臨時在閃存130中存儲要編程的數據，并在讀取操作期間存儲從閃存130讀取的數據。緩沖存儲器121在存儲控制器120的控制下操作并在編程期間將數據從主機110轉換到閃存130，并在讀取期間將數據從閃存130轉換到主機110。

在閃存130中，存儲單元陣列131存儲編程數據。頁緩沖器132在編程操作中臨時在存儲單元陣列131中存儲要編程的數據并在讀取操作中保存從存儲單元陣列131讀取的數據。存儲單元陣列131包括以行和列排列的多個多位非易失性存儲單元。舉例說明，單元陣列131可包括NAND閃存陣列，該NAND閃存陣列包括以多個NAND串排列的NAND閃存單元。典型的，存儲單元陣列131的列被連接到對應的位線而行被連接到對應的字線。