[發明專利]非易失性存儲系統及其編程方法

無效

• 申請號: 201210023878.8
• 申請日: 2012-02-03
• 公開（公告）號: CN102915765A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 金秀吉
• 申請（專利權）人: 海力士半導體有限公司
• 主分類號: G11C16/10
• 分類號: G11C16/10;G11C16/02
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙) 11363
• 代理人: 郭放;許偉群

相關申請的交叉引用

本申請要求2011年8月5日向韓國知識產權局提交的韓國專利申請No.10-2011-0078271的優先權，其全部內容通過引用合并于此。

技術領域

本發明的示例性實施例涉及一種存儲系統，更具體而言，涉及一種非易失性存儲系統及其編程方法。

背景技術

在諸如相變存儲器件、快閃存儲器件、磁存儲器件等的非易失性存儲器件中，期望獲得基于多電平單元技術的成本降低和高集成。

相變存儲器件在動態隨機存取存儲器(DRAM)的尺寸縮放和快閃存儲器件的可靠性方面是有用處的。而且，相變存儲器件具有非易失性特性，并且能夠在保證可靠性和耐久性以及避免擦除操作的同時支持高速操作以及以字節單位進行存取。就此，相變存儲器件脫穎而出成為下一代儲存級存儲器(SCM；storage?class?memory)。

雖然已經使用單電平單元(SLC)方法(單元中儲存一個比特的數據)，但多電平單元(MLC)方法(單元中儲存多個比特的數據)有助于提高存儲器件的集成密度。

圖1和圖2是分別說明利用SLC方法和MLC方法的相變存儲器單元的電阻分布的圖。

圖1示出SLC方法的單元電阻分布。電阻低于參考電阻(R_ref)的單元可以被定義為邏輯“0”，電阻高于參考電阻(R_ref)的單元可以被稱為邏輯“1”。

圖2示出例如在一個單元中儲存2比特的數據的情況下MLC方法的單元電阻分布。

每個存儲器單元可以根據其電阻分布被分為四種狀態，因此，使用多個參考電阻R_ref1、R_ref2和R_ref3。

每個存儲器單元具有利用參考電阻R_ref1、R_ref2和R_ref3所確定的四種狀態00、01、10和11之一。

當使用MLC方法時，在給定相同的單元尺寸的情況下能夠提高集成密度。然而，用于編程和驗證(PNV)的時間也可能增加。

圖3A和3B是說明現有的PNV方法的一個實例的圖。

圖3A和圖3B說明單向電流增加(減少)方法，其是PNV方法的一個實例。

在單向PNV方法中，將初始編程電流設定為可允許的最小電流(或最大電流)，當根據驗證結果要執行再編程時，通過以恒定的電流變化步進從最小電流(或最大電流)逐步地增加(或減少)編程電流來執行再編程。

更具體而言，如圖3A和3B所示，將初始編程電流設定為最小電流并執行編程(S101)，在S103驗證單元電阻R是否處于期望的電平電阻分布中(R_ref_L＜R＜R_ref_H)。

在執行驗證步驟S103時，當單元電阻R處于期望的電平電阻分布中時，判定編程完成，因此單元被處理成“通過”單元(“PASS”cell)(S105)(即，編程操作停止)。

另一方面，當單元電阻R不處于期望的電平電阻分布中時，通過在S109增加編程電流之后返回到步驟S101而再次執行編程。

當單元電阻不處于期望的電平電阻分布中時，可以重復地進行在S109增加編程電流之后在S103所執行的編程和驗證(PNV)過程，除非在S107處PNV過程被判定為已經重復了所設定的最大次數。這里，在以所設定的最大次數重復PNV過程之后單元電阻仍未達到期望的電平電阻分布的單元在S111被處理成“故障”單元。

在單向PNV方法中，由于PNV過程是通過分別從最小或最大初始電流逐步地增加或減少編程電流來執行的，因此整個編程和驗證過程可能耗費相當多的時間。

圖4A和圖4B是說明雙向PNV方法的圖，其是現有的PNV方法的另一個實例。

在雙向PNV方法中，在S201將初始編程電流設定在可允許的電流范圍中的中間電平以執行編程，并且執行編程。

當在S203單元電阻R被檢測到低于目標電阻分布的最小電阻R_ref_L時，在S205例如通過恒定的步進增加電流來增加執行再編程的編程電流，并且執行再編程。在執行再編程之后，在S207作出有關于單元電阻是否處于目標電阻分布中(R_ref_L＜R＜R_ref_H)的判定。如果單元電阻處于目標電阻分布中(R_ref_L＜R＜R-ref_H)，則在S209將單元處理成“通過”單元(即，編程操作停止)。如果單元電阻不處于目標電阻分布中(R_ref_L＜R＜R_ref_H)，則在S211進行PNV過程已重復的次數是否等于所設定的最大值的判定。如果在S211處PNV過程尚未重復所設定的最大次數，則在S205對單元進行再編程。否則，在S213將所述單元處理成“故障”單元。