[發明專利]具有位線封鎖控制的非易失存儲器和用于改進的感測的方法

有效

• 申請號: 200880019196.1
• 申請日: 2008-06-03
• 公開（公告）號: CN101711415A
• 公開（公告）日: 2010-05-19
• 發明（設計）人: 尼馬·莫克萊西
• 申請（專利權）人: 桑迪士克公司
• 主分類號: G11C16/26
• 分類號: G11C16/26;G11C11/56
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 黃小臨

技術領域

本發明總體涉及比如電可擦可編程只讀存儲器(EEPROM)和閃速 EEPROM之類的非易失半導體存儲器，且具體地涉及存儲器和感測操作，其 中對與相對高的傳導電流存儲器單元(memory?cell)相關聯的位線的封鎖 (lock?out)施加控制。

背景技術

能夠非易失地存儲電荷，特別地具有封裝為小形狀因素卡的EEPROM和 閃速EEPROM形式的固態存儲器近來成為在各種移動和手持裝置、特別是信 息電器和消費電子產品中的存儲優選。與同樣是固態存儲器的RAM(隨機存 取存儲器)不同，閃速存儲器是非易失的且即使在斷電之后也保留其存儲的 數據。盡管成本較高，閃速存儲器日益用于大容量存儲應用。基于比如硬盤 和軟盤之類的旋轉磁介質的傳統大容量存儲不適于移動和手持環境。這是因 為盤驅動器趨向于體積大，易于發生機械故障和具有高等待時間和大功率需 要。這些不受歡迎的屬性使得基于盤的存儲在大多數移動和便攜式應用中是 不實用的。另一方面，嵌入和具有可拆卸的卡的形式的閃速存儲器因為其尺 寸小、低電耗、高速和高可靠性特征，而理想地適于移動和手持環境。

EEPROM和電可編程只讀存儲器(EPROM)是可以擦除并將新數據寫 入或“編程”到它們的存儲器單元中的非易失存儲器。兩者在場效應晶體管 結構中都利用位于半導體襯底中的溝道區之上的、在源極和漏極區之間的浮 置(不連接的)傳導柵極。然后在浮置柵極之上提供控制柵極。晶體管的閾 值電壓特性受在浮置柵極上保留的電荷量控制。也就是說，對于在浮置柵極 上電荷的給定水平，存在在晶體管“導通”以允許在其源極和漏極區之間的 傳導之前必須施加到控制柵極的相應電壓(閾值)。

浮置柵極可以保持一定范圍的電荷，因此可以被編程為閾值電壓窗口(也 被稱為“導電窗口(conduction?window)”)內的任意閾值電壓電平。閾值電壓 窗口的大小由器件的最小和最大閾值電平定界，該最小和最大閾值電平又對 應于可以編程到浮置柵極上的電荷的范圍。閾值窗口通常依賴于存儲器件的 特性，工作條件和歷史。窗口內每一不同的、可解析的(resolvable)閾值電壓 電平范圍原則上可以用于指定單元的明確的存儲器狀態。當閾值電壓被劃分 為兩個不同區域時，每一存儲器單元將能夠存儲一位數據。類似地，當閾值 電壓窗口被劃分為不止兩個不同區域時，每一存儲器單元將能夠存儲多于一 位的數據。

在常見的兩狀態EEPROM單元中，建立至少一個電流斷點(breakpoint) 水平，從而將導電窗口劃分為兩個區。當通過施加預定的固定電壓讀取單元 時，通過與斷點水平(或參考電流IREF)比較，將其源/漏電流解析為存儲器 狀態。如果讀取的電流高于斷點水平的電流，則確定該單元處于一個邏輯狀 態(例如，“零”狀態)。另一方面，如果電流小于斷點水平的電流，則確定 單元處于另一邏輯狀態(例如，“一”狀態)。這樣，這種雙狀態單元存儲一 位數字信息。參考電流源——其可以是外部可編程的——通常作為存儲器系 統的一部分提供，以產生斷點水平電流。

為了增加存儲器容量，隨著半導體技術的進步，以越來越高的密度制造 閃速EEPROM器件。用于增加存儲容量的另一方法是使得每一存儲器單元存 儲多于兩狀態。

對于多狀態或多電平EEPROM存儲器單元，導電窗口被多于一個斷點劃 分為多于兩個區，使得每一單元能夠存儲多于一位數據。因此隨著每一單元 可以存儲的狀態數目的增加，給定EEPROM陣列可以存儲的信息增加。在美 國專利No.5,172,338中描述了具有多狀態或多電平存儲器單元的EEPROM 或閃速EEPROM。

用作存儲器單元的晶體管典型地由兩個機制之一編程為“編程”狀態。 在“熱電子注入”中，施加到漏極的高電壓在襯底溝道區兩端加速電子。同 時施加到控制柵極的高電壓將熱電子通過薄柵極電介質拉到浮置柵極上。在 “隧道注入(tunneling?injection)”中，相對于襯底把高電壓施加到控制柵極。 以這種方式，將電子從襯底拉到居間的浮置柵極。