具有软解码优化的可重写多比特非易失性存储器制造技术

本公开涉及具有软解码优化的可重写多比特非易失性存储器。提供了一种非易失性存储器系统，包括针对斜坡感测和软解码进行优化的多级存储。以较高比特分辨率而非以原始用户数据编码执行感测，以提高从非易失性存储元件读取状态信息的准确性。较高分辨状态信息被用来对原始用户数据进行解码，以通过改进的误差处理来提高读取性能。通过施加跨越读取比较点范围的连续输入扫描感测电压，斜坡感测被用来确定状态信息。在跨越与存储元件相关联的所有数据位组的用户数据进行交织编码时，启动全序列编程。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及非易失性存储器技术。
技术介绍
半导体存储器针对在各种电子装置中的使用已经变得越来越受关注。例如，非易失性半导体存储器被用在蜂窝电话、数码相机、个人数字助理、移动计算装置、非移动计算装置和其它装置中。电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)和闪存存储器是其中最受关注的非易失性半导体存储器。相比传统的全特征EEPROM，利用闪存存储器(其也是EEPROM的一种)，整个存储器阵列或存储器的一部分的内容可以在一个步骤中被擦除。传统的EEPROM和闪存存储器利用浮置栅极，该浮置栅极位于半导体基板中通道区的上方并且与该通道区隔离。浮置栅极位于源区和漏区之间。控制栅极设置在浮置栅极之上并且与该浮置栅极隔离。由此形成的晶体管的阈值电压(VTH)通过在浮置栅极上保留的电荷量来控制。亦即，必须在晶体管接通之前被施加到控制栅极以允许晶体管的源极和漏极之间的导通的最小电压量通过浮置栅极上的电荷的电平来控制。在闪存EEPROM系统中有用的另一类存储单元利用非导电介电材料代替导电浮置栅极，以采用非易失性方式存储电荷。一些EEPROM和闪存存储器装置具有浮置栅极，用于存储两个范围的电荷，并且因此，存储元件可以在两个状态如擦除状态和编程状态之间被编程/擦除。这样的闪存存储器装置有时被称为二进制闪存存储器装置，这是因为每个存储器元件可以存储一个比特的数据。多状态(也被称为多电平)闪存装置通过识别多个不同的允许/有效编程阈值电压范围来实现。每个不同的阈值电压范围对应于针对在存储器装置中编码的数据位的组的预定值。例如，当元件可以被放置在对应于四个不同阈值电压范围的四个离散电荷带中的一个中时，每个存储器元件可以存储两个比特的数据。典型地，在编程操作期间，将被施加到控制栅极的编程电压VPGM被施加作为振幅随着时间增加的一系列脉冲。在一个可能的方法中，脉冲的振幅通过预定的步长大小如0.2-0.4V随着每个连续脉冲而增加。可以将VPGM施加到闪存存储器元件的控制栅极。在编程脉冲之间的周期中进行验证操作。亦即，并行编程的元件组中的每个元件的编程级别在连续编程脉冲之间被读取，以确定其是否等于或大于验证电平，其中将元件编程到该验证电平。对于多状态闪存存储器元件阵列，可以针对元件的每个状态执行验证步骤，以确定该元件是否已经达到其与数据相关的验证电平。例如，能够以四个状态存储数据的多状态存储器元件可能需要针对三个比较点来执行验证操作。此外，当对EEPROM或闪存存储器装置如在NAND串中的NAND闪存存储器装置进行编程时，典型地，VPGM被施加到控制栅极，并且位线接地，使得来自单元或存储器元件如存储元件的通道的电子被注入到浮置栅极。当电子在浮置栅极中累积时，浮置栅极变成带负电荷的并且存储器元件的阈值电压升高，使得存储器元件被认为处于编程状态。当非易失性存储元件已经被编程时，重要的是其编程状态可以以高度可靠性被读回。然而，感测的编程状态有时可以根据预期编程状态而改变，这是由于包括装置随着时间而被吸引到电荷中性的趋势和噪声的因素。因此，在读取非易失性存储器时遇到错误的或损坏的数据位是常见的。典型地，应用某种形式的纠错控制(ECC)，以校正错误的或损坏的数据。一个公共控制件存储附加的奇偶校验位，以在数据被写入时将一组数据位的奇偶校验设置为所需的逻辑值。信息位和奇偶校验位形成在写入过程期间存储的编码字。ECC在读取数据时通过计算一组比特的奇偶校验来对比特进行解码，以检测任何损坏的或错误的数据。附图说明图1是NAND串的示例的俯视图。图2是图1的NAND串的等效电路图。图3是NAND闪存存储器元件的阵列的示例的框图。图4A和图4B是三维NAND存储器阵列的横截面和透视图。图5是根据一个实施方式的非易失性存储器系统的框图。图6是根据一个实施方式的感测块的框图。图7是描绘了针对成群的存储单元的阈值电压分布的示例的图，其中每个存储单元存储三个比特的数据。图8是描述根据一个实施方式的对非易失性存储器进行编程的过程的流程图。图9示出沿自输入端的位置上的字线分布的存储单元的页面，并且示出相对于接入节点的字线的给定分段的电阻和电容的乘积。图10示出针对给定位置的为时间函数的字线电压。图11示出通过向字线施加感测电压VWL来实现感测，感测电压VWL是跨过级别rV1、rV2和rV3的阶梯函数，并且示出针对每个感测级的定时。图12示出针对感测多级存储单元的所有级别的输入连续扫描电压，并且示出从其中施加输入扫描电压的位置上的字线的电压响应。图13是描述以时域技术通过连续扫描来感测的过程的流程图。图14是描绘了针对成群的存储单元的阈值电压分布的示例的图，其中每个存储单元使用交织编码来存储三个比特的数据。图15是描述利用非交织编码的针对存储单元的组的ECC扇区的框图。图16是描述利用交织编码的针对存储单元的组的ECC扇区的框图。图17描绘了针对成群的存储单元的阈值电压分布的示例的图，其中每个存储单元使用非交织编码来存储三个比特的数据。图18描绘了针对成群的存储单元的阈值电压分布的示例的图，其中每个存储单元使用交织编码来存储三个比特的数据。图19是描绘了针对成群的存储单元的阈值电压分布的示例的图，其存储单元已被成形为用于单调递减的状态概率。图20是描述根据一个实施方式的使用斜坡感测验证来对非易失性存储器进行编程和验证的过程的流程图。图21是描述根据一个实施方式的对用户数据进行编码的过程的流程图。图22是描述根据一个实施方式的读取非易失性存储器的过程的流程图。图23是根据一个实施方式的纠错控制系统的框图。图24是描述根据一个实施方式的读取非易失性存储器的过程的流程图。具体实施方式提供了一种包括针对斜坡感测和软解码进行优化的多级存储器的非易失性存储系统。相比于原始用户数据编码，以较高比特分辨率进行感测，以提高对读取来自非易失性存储元件的状态信息的准确性。较高分辨率状态信息用于对原始用户数据进行解码，以通过改进的误差处理来提高读取性能。斜坡感测被用来通过施加跨越一系列读取比较点的连续输入扫描感测电压来确定状态信息。全序列编程被启用作为遍布与存储元件相关联的所有的数据位组的用户数据的交织编码。在一个示例中，提供了非易失性存储器阵列和控制器，以确定在读取操作期间的状态信息，其具有超出每个非易本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种读取非易失性存储器的方法，包括：选择与读取操作相关联的字线，所述字线与可编程到多个物理状态的非易失性存储元件组进行通信；向所述字线施加连续扫描电压信号，所述连续扫描电压信号跨越针对所述多个物理状态的读取参考电平的范围；在施加所述连续扫描电压信号的同时，基于时域感测确定每个非易失性存储元件的阈值电压；基于来自所述时域感测的阈值电压，确定针对每个非易失性存储元件的状态信息，其中，所述状态信息超过每个非易失性存储元件中的编码比特的数目；从所述非易失性存储器传送针对每个存储元件的状态信息；以及执行初始解码，以基于针对每个非易失性存储元件的状态信息来确定多个存储元件的数据。

【技术特征摘要】
2014.12.08 US 14/563,8201.一种读取非易失性存储器的方法，包括：
选择与读取操作相关联的字线，所述字线与可编程到多个物理状态的
非易失性存储元件组进行通信；
向所述字线施加连续扫描电压信号，所述连续扫描电压信号跨越针对
所述多个物理状态的读取参考电平的范围；
在施加所述连续扫描电压信号的同时，基于时域感测确定每个非易失
性存储元件的阈值电压；
基于来自所述时域感测的阈值电压，确定针对每个非易失性存储元件
的状态信息，其中，所述状态信息超过每个非易失性存储元件中的编码比
特的数目；
从所述非易失性存储器传送针对每个存储元件的状态信息；以及
执行初始解码，以基于针对每个非易失性存储元件的状态信息来确定
多个存储元件的数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其中：
初始解码是硬比特解码，其使用与编码比特的数目相等的针对每个存
储元件的状态信息中的比特的数目。
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：
在初始解码之后，基于所述状态信息执行一个或多个软比特解码，所
述一个或多个软比特解码使用超过编码比特的数目的针对每个存储元件
的状态信息中的比特的数目。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中：
所述状态信息包括针对每个非易失性存储元件的索引，所述索引指示
所述非易失性存储元件的感测阈值电压。
5.根据权利要求4所述的方法，其中：
向所述字线施加连续扫描电压信号包括针对所述字线通过数字模拟
转换器施加连续扫描电压；以及
确定每个非易失性存储元件的阈值电压包括：确定在施加所述连续扫
描电压的情况下当所述非易失性存储元件开始导通时所述数字模拟转换

\t器的控制设置。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述索引基于所述数字模拟
转换器的控制设置。
7.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的方法，其中：
所述状态信息包括针对每个非易失性存储元件的多个硬比特和一个
或多个软比特；
传送所述状态信息包括连同针对每个非易失性存储元件的一个或多
个软比特一起从所述存储器传送针对每个非易失性存储元件的所有硬比
特；以及
所述方法进一步包括：从...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯文·迈克尔·康利，劳尔亚德里恩·塞尔内亚，埃兰·沙伦，伊詹·阿尔罗德，
申请(专利权)人：桑迪士克技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US