[發明專利]在非易失性存儲器器件內將以二進制格式存儲的數據折疊為多狀態格式

有效

• 申請號: 201080024547.5
• 申請日: 2010-05-11
• 公開（公告）號: CN102460584A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發明（設計）人: 李艷;C.Q.特林;B.劉;A.K-T.馬克;王琪銘;E.J.塔姆;K-H.金
• 申請（專利權）人: 桑迪士克科技股份有限公司
• 主分類號: G11C11/56
• 分類號: G11C11/56;G11C16/10
• 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

本發明通常涉及非易失性半導體存儲器，比如電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)和快閃EEPROM，且具體地涉及用于在這種存儲器器件上將數據從二進制格式重寫為多狀態格式的技術。

背景技術

能夠非易失性地存儲電荷的固態存儲器、特別是被封裝為小型卡的EEPROM和快閃EEPROM形式的固態存儲器最近成為各種移動和手持設備、特別是信息裝置和消費電子產品中的存儲選擇。不同于也是固態存儲器的RAM(隨機存取存儲器)，閃存是非易失性的，并且即使在切斷電源之后仍保持它所存儲的數據。盡管成本更高，但是閃存正被更多地用于海量存儲應用中。基于諸如硬盤或軟盤之類的旋轉磁介質的傳統海量存儲不適合于移動和手持環境。這是因為磁盤傾向于體積大，易出現機械故障，并且具有高等待時間和高功率要求。這些不希望的屬性使得基于盤的存儲在大部分移動和便攜式應用中不實用。另一方面，嵌入式和可移動卡形式這兩種的閃存由于其小尺寸、低功耗、高速和高可靠性特征而理想地適合于移動和手持環境。

EEPROM和電可編程只讀存儲器(EPROM)是可以被擦除且使得新數據寫入或″編程″到其存儲器單元中的非易失性存儲器。在場效應晶體管結構中，兩者利用在源極和漏極區域之間的、位于半導體襯底中的溝道區之上的浮置(未連接)導電柵極。然后，控制柵極被提供在浮置柵極上。晶體管的閾值電壓特性受浮置柵極上保留的電荷量控制。也就是說，對于在浮置柵極上的給定水平的電荷，存在必須在“導通”晶體管之前施加到控制柵極以允許在其源極和漏極區之間導電的相應電壓(閾值)。

浮置柵極可以保持一個范圍的電荷，且因此可以被編程到閾值電壓窗內的任何閾值電壓電平。由器件的最小和最大閾值電平來界定(delimit)閾值電壓窗的尺寸，該最小和最大閾值電平又對應于可以被編程到浮置柵極上的電荷的范圍。閾值窗通常取決于存儲器器件的特性、工作條件和歷史。在該窗內的每個不同的可分辨的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。

通常通過兩種機制之一來將充當存儲器單元的晶體管編程到“已編程”狀態。在“熱電子注入”中，施加到漏極的高電壓加速了穿過襯底溝道區的電子。同時，施加到控制柵極的高電壓拉動熱電子經過薄柵極電介質到浮置柵極上。在“隧穿注入”中，相對于襯底，高電壓被施加到控制柵極。以此方式，將電子從襯底拉到中間的(intervening)浮置柵極。

可以通過多種機制來擦除存儲器器件。對于EPROM，可通過紫外線輻射從浮置柵極移除電荷而大量擦除該存儲器。對于EEPROM，可通過相對于控制柵極向襯底施加高電壓以便誘導浮置柵極中的電子遂穿過薄氧化物到襯底溝道區(即，Fowler-Nordheim隧穿)而電擦除存儲器單元。通常，EEPROM可逐字節擦除。對于快閃EEPROM，在塊可由存儲器的512字節或更多組成的情況下，該存儲器可一次性電擦除或一次一個或多個塊地電擦除。

非易失性存儲器單元的例子

存儲器器件通常包括可以被安裝在卡上的一個或多個存儲器芯片。每個存儲器芯片包括由諸如解碼器和擦除、寫和讀電路的外圍電路支持的存儲器單元的陣列。更復雜的存儲器器件還與進行智能和更高級的存儲器操作和接口的控制器一起出現。存在當今正使用的許多商業成功的非易失性固態存儲器器件。這些存儲器器件可以使用不同類型的存儲器單元，每個類型具有一個或多個電荷存儲元件。

圖1A-1E示意性地圖示非易失性存儲器單元的不同例子。

圖1A示意性地圖示具有用于存儲電荷的浮置柵極的EEPROM單元的形式的非易失性存儲器。電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)具有類似于EPROM的結構，但另外提供了用于在施加適當的電壓時電學地加載和從其浮置柵極移除電荷而不需要暴露于UV輻射的機制。在美國專利no.5,595,924中給出這種單元和制造它們的方法的例子。