[發(fā)明專(zhuān)利]一種精確的多值存儲(chǔ)單元的編程方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110260402.1
• 申請(qǐng)日: 2011-09-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102385930A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐躍;閆鋒;濮林;紀(jì)小麗
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G11C16/34
• 分類(lèi)號(hào): G11C16/34
• 代理公司: 南京天翼專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 32112
• 代理人: 陳建和

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及非揮發(fā)性快閃存儲(chǔ)器的編程方法，特別是局部俘獲型存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)多值存儲(chǔ)的一種精確的編程方法。

背景技術(shù)

非揮發(fā)性快閃存儲(chǔ)器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于U盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、MP3播放器、數(shù)碼相機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理、移動(dòng)電話和手提電腦等各種便攜式電子產(chǎn)品。增加存儲(chǔ)容量和降低生產(chǎn)成本成為非揮發(fā)性快閃存儲(chǔ)器最重要的技術(shù)問(wèn)題。近年來(lái)通過(guò)多值存儲(chǔ)技術(shù)來(lái)增加存儲(chǔ)密度和降低生產(chǎn)成本越來(lái)越受到重視，已經(jīng)成為了非揮發(fā)性快閃存儲(chǔ)器研究的熱點(diǎn)。不同于單值存儲(chǔ)單元只能存儲(chǔ)1位比特，多值存儲(chǔ)單元是利用不同的編程電壓或編程時(shí)間，改變存儲(chǔ)層上存儲(chǔ)的電荷的數(shù)量得到若干個(gè)不同的閾值電壓。通過(guò)讀取存儲(chǔ)單元的電流值來(lái)確定單元的閾值電壓決定所存儲(chǔ)的比特位，從而可以使單個(gè)存儲(chǔ)單元實(shí)現(xiàn)多位比特值的存儲(chǔ)。

傳統(tǒng)的多值存儲(chǔ)技術(shù)面臨諸多問(wèn)題。首先，在實(shí)現(xiàn)多值存儲(chǔ)時(shí)，由于受到總的編程窗口的限制，不同存儲(chǔ)狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的閾值電壓的分布很窄。其次，為了將多值單元存儲(chǔ)的信息準(zhǔn)確地讀出，不同編程狀態(tài)的閾值電壓之間應(yīng)當(dāng)要有足夠的間距，但這個(gè)間距對(duì)多值單元來(lái)說(shuō)相對(duì)較小。因此經(jīng)過(guò)多次編程/擦除后多值單元具有的多個(gè)閾值電壓之間容易出現(xiàn)交疊，從而使讀出電路很難分辨出所存儲(chǔ)的比特。第三，?對(duì)于局部俘獲型快閃存儲(chǔ)器，它能在存儲(chǔ)單元左右兩邊不同位置實(shí)現(xiàn)信息存儲(chǔ)，使一個(gè)單元能同時(shí)存儲(chǔ)2位比特。然而現(xiàn)有的編程技術(shù)并不能實(shí)現(xiàn)非常好的局部編程，存儲(chǔ)的電子會(huì)向溝道一側(cè)擴(kuò)展，嚴(yán)重影響耐受性和保持特性。當(dāng)存儲(chǔ)單元的溝道尺寸近一步減小，單元左右兩邊存儲(chǔ)的比特會(huì)互相干擾，第二位比特效應(yīng)很?chē)?yán)重。

傳統(tǒng)的2比特多值單元的編程方法所得到的閾值電壓分布如圖1所示。為了提高編程的精度，一個(gè)幅值遞增的連續(xù)脈沖(ISPP)編程方法被廣泛使用。2比特多值單元具有一個(gè)擦除狀態(tài)和3種編程狀態(tài)。如果將存儲(chǔ)單元從擦除狀態(tài)100編程到閾值電壓最低的第一級(jí)編程狀態(tài)102，則使用初始脈沖幅值較低的ISPP方法進(jìn)行編程。編程后進(jìn)行驗(yàn)證操作，如果驗(yàn)證編程后的閾值電壓達(dá)到第一級(jí)編程驗(yàn)證電壓V_PV1，則停止編程。如果將存儲(chǔ)單元從擦除狀態(tài)100編程到閾值電壓次高的第二級(jí)編程狀態(tài)103，則使用初始脈沖幅值中等的ISPP方法進(jìn)行編程。接著進(jìn)行編程后驗(yàn)證操作，如果驗(yàn)證編程后的閾值電壓達(dá)到第二級(jí)編程驗(yàn)證電壓V_PV2，則停止編程。如果將存儲(chǔ)單元從擦除狀態(tài)100編程到閾值電壓最高的第三級(jí)編程狀態(tài)104，則使用初始脈沖幅值較高的ISPP方法進(jìn)行編程。接著進(jìn)行編程后驗(yàn)證操作，如果驗(yàn)證編程后的閾值電壓達(dá)到第三級(jí)編程驗(yàn)證電壓V_PV3,?則停止編程。如果要將存儲(chǔ)單元擦除到擦除狀態(tài)，則進(jìn)行擦除操作，然后執(zhí)行擦除驗(yàn)證操作。如果單元的閾值電壓小于擦除驗(yàn)證電壓VE，則停止擦除操作。擦除狀態(tài)100，第一級(jí)編程狀態(tài)102，第二級(jí)編程狀態(tài)103和第三級(jí)編程狀態(tài)104之間分別有讀窗口101，103，105進(jìn)行分開(kāi)。傳統(tǒng)的ISPP多值單元的編程方法在編程較高的閾值電壓時(shí)，所使用的編程脈沖的初始幅值就很大，則對(duì)于局部俘獲型快閃存儲(chǔ)單元就會(huì)使電子的分布范圍過(guò)寬，使編程/擦除位置不匹配更嚴(yán)重，使存儲(chǔ)單元的耐受性和保持特性退化，對(duì)短溝道存儲(chǔ)單元還會(huì)加重第二位比特效應(yīng)。

針對(duì)傳統(tǒng)的多值單元的編程方法，本發(fā)明提出了一種精確的編程方法。該方法對(duì)于不同的編程狀態(tài)，都能使存儲(chǔ)單元的閾值電壓從擦除狀態(tài)準(zhǔn)確地編程到特定值，且使每個(gè)存儲(chǔ)狀態(tài)下對(duì)應(yīng)的閾值電壓分布很窄。針對(duì)非揮發(fā)性局部俘獲型存儲(chǔ)器，還能使編程注入的電荷局部存儲(chǔ)在漏結(jié)上方很狹窄的存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)，能夠提高存儲(chǔ)單元的編程/擦除耐受性和保持特性，降低了第二位比特效應(yīng)帶來(lái)的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是：針對(duì)非揮發(fā)性局部俘獲型存儲(chǔ)器，提出了一種新的多值存儲(chǔ)操作的編程方法，使存儲(chǔ)單元的閾值電壓能準(zhǔn)確地編程到預(yù)定值，且使存儲(chǔ)的電荷在存儲(chǔ)層中有具有很窄的空間分布。