一种对多层非易失性存储器设备编程的方法技术

一种对多层非易失性存储器编程的方法。多个多位存储单元能够存储不同层的可用于表示数据的电荷，所述由最低有效位（ＬＳＢ）和最高有效位（ＭＳＢ）表示的数据被首先以ＬＳＢ然后以ＭＳＢ编程。当编程过的存储单元具有小于电压ＶＲ１的阈值电压时存储第一值，当具有大于电压ＶＲ１并小于电压ＶＲ２的阈值电压时存储第二值，当具有大于电压ＶＲ２并小于电压ＶＲ３的阈值电压时存储第三值。当期望存储单元存储第四值时，每一个单元具有大于电压ＶＲ３的阈值电压。ＶＲ１小于ＶＲ２，ＶＲ２小于ＶＲ３。标识单元被编程为具有大于ＶＲ３的阈值电压以指示ＭＳＢ数据已经被编程。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种非易失性存储器设备，更特别地，涉及一种对多层非易 失性存储器设备编程的方法。
技术介绍
闪存是一种形式的计算机存储器，其能够不需要消耗电源而保留数据， 因此被称作非易失的。闪存可以被以块进行编程和擦除。闪存将数据存储在被称作单元的浮栅晶体管的阵列中。在单层的闪存 中，在每个单元中存储一位数据。在多层闪存中，通过在电荷的数个层之间 进行区分在每个单元中可以存储超过一位的数据，所述电荷被存储在单元的 浮栅中。图1是表示闪存单个单元10的原理图。闪存由例如用硼离子掺杂的p 型半导体衬底ll组成。n型源区12和n型漏区13可以通过例如用磷、砷或 锑离子被掺杂在衬底11中形成。浮栅14可以被形成在衬底11的上方，并且 与村底绝缘。控制栅15可以被形成在浮栅14的上方，并且与浮栅14绝缘。 因为浮栅14被完全绝缘，被存储在浮栅中的电荷被俘获，因而不需要消耗电 力就可以将数据保留在浮栅中。闪存可以是NOR型存储器或NAND型存储器。每一种形式的闪存具有 其自身的特点。例如，NOR型闪存利用被称作热电子注入的过程来俘获浮栅 中的电荷，并依赖量子隧道效应来使浮栅放电。NAND型闪存利用量子隧道 效应来进行俘获电荷和放电。NAND型闪存设备可以被组织成串。图2表示了 一串NAND型闪存的 示例。所示串被200A物理地描绘，而200B描绘了其类似的电子原理图。每个串是一组串行连接的单元。每个串可以包括例如16或32个单元。每个串可以具有带有位线接触210的位线和一个或多个用于控制所述串的栅。例如， 每个串可以具有选择栅220和控制栅230。所述串还可以具有浮栅240和单 元源线250。多个串可以被连接以形成页面。字线可以连接页面的每个串中的类似单 元。多个页面可以被组织成块。图3表示了闪存的块的示例。闪存100具有 控制字线(WL)、串选择线(SSL)和地选择线(GSL)的电压的X-解码器 130。闪存IOO还具有用于控制位线(BL)的页面緩冲电路150。闪存100被 组织成由串组成的块110。在图3中，表示了串110—1、 110—2和110—M,然 而可以理解在110_2和110_M之间可以存在任何数目的串。这里串110—1具 有位线BLe,串110—2具有位线BLo。闪存100也被组织成页面。页面的 示例被表示为110p。每个串可以被连接到串选择线(SSL)、地选择线(GSL)、 一连串标号 WL〈N-1〉到WLO的字线(WL)、和普通的源线(CSL),并且每个串可以 具有串选择晶体管(SST)、地选择晶体奮(GST)和一连串标号MCKN-1〉 到MCTO的存储单元晶体管(MCT )。 ..在闪存设备中，浮栅中电荷的存在和程度影响着该单元的阈值电压。单 元的阈值电压可以被理解为在电流开始从源流到漏之前施加到控制栅上所需 的最小电压。因此，所述单元可以通过施加预定电压到控制栅并确定电流是 否可在源极和漏极之间流动而被读取。在实际应用中，；故大器可以被用来枱r 测并放大所观测的电 流。在多层闪存中，多个分离层的电荷可以被存储在单元的浮栅中。例如， 在2位多层闪存中，可以有四个分离层的电荷，所述电荷可以被存储在单元 的浮栅中。在该情况中，单元可以依赖于在浮栅中俘获的电荷的层来展示四 个独立阈值电压中的一个阈值电压。存储在单元中的电荷的层、和存储的数 据值可以通过施加测试电压到控制栅和确定是否有电流通过来确定。对于2 位多层闪存，需要测试电流是否处于多达3个分离的读电压来确定单元的状 态。多层闪存可以具有超过2位。例如，多层闪存可以具有3或更多位。3 位闪存每个单元将具有8 (23 )个状态，4位闪存每个单元将具有16 (24 ) 个状态，5位闪存每个单元将具有32 (25 )个状态等。这样的多层闪存的操作性阈值电压级别将被设定为超过可能值的范围，并且相邻的阈值范围可以 通过余量被分离。因此，具有更高位数的闪存必须能够设定更窄范围内的电 荷电平并具有更窄的余量。为了容纳这些更窄的范围和余量，电荷必须被以 更高的精度加到单元上。将电荷加到单元的过程被称作编程。因此，用于 多层闪存的编程需要更高的精度。
技术实现思路
提出 一种对多层非易失性存储器编程的方法。多个多位存储单元能够存储不同层的用于表示数据的电荷，所述由最低有效位(LSB)和最高有效位 (MSB )表示的数据被首先以LSB然后以MSB编程。当期望存储单元存储 第一值时，每一个编程过的存储单元具有小于电压VR1的阈值电压。当期望 存储单元存储第二值时，每一个单元具有大于电压VR1并小于电压VR2的 阈值电压。当期望存储单元存储第三值时，每一个单元具有大于电压VR2并 小于电压VR3的阔值电压。当期望存储单元存储第四值时，每一个单元具有 大于电压VR3的阈值电压。电压VR1小于电压VR2,电压VR2小于电压 VR3。标识单元被编程为具有大于电压VR3的阈值电压以指示MSB数据已 经-波编程。一种用于依据所述对多层非易失性存储器编程的方法来控制存储器的 控制器，该存储器包括至少一个标识单元和多个多位存储单元。多个多位存 储单元的每一个能够存储不同层的用于表示数据的电荷，所述数据由最低有 效位(LSB)和最高有效位(MSB)表示。所述方法包括首先以存储单元的 LSB然后以MSB数据编程。当期望存储单元存储第一值时，每一个编程过的 存储单元具有小于电压VR1的阈值电压。当期望存储单元存储第二值时，每 一个单元具有大于电压VR1并小于电压VR2的阈值电压。当期望存储单元 存储第三值时，每一个单元具有大于电压VR2并小于电压VR3的阈值电压。 当期望存储单元存储第四值时，每一个单元具有大于电压VR3的阔值电压。 电压VR1小于电压VR2,电压VR2小于电压VR3。标识单元被编程为具有 大于电压VR3的阈值电压以指示MSB数据已经被编程。一种对多层非易失性存储器编程的方法，该存储器包括至少一个标识单 元和多个多位存储单元。多个多位存储单元的每一个能够存储不同层的用于 表示数据的电荷。所述数据被通过多个数据页面表示。所述方法包括顺序地对多个数据页面的一个或更多个编程以使得每一个编程过的存储单元具有在 多个阈值电压范围中 一个内的阈值电压，该阈值电压范围包括第 一范围和多 个后续范围。多个后续范围的每一个被定义为等于或大于对应的校验电压。 多个后续范围的每一个在对应的读取电压被读取。对于每一个给定的后续范 围，对应的读取电压比对应的校验电压小余量M。至少一个标识单元被编程 为阈值电压范围内的 一个阈值电压，该阈值电压范围指示了已经被编程过的 页面的数量。标识单元阈值电压范围被定义为等于或大于标识单元校验电压。 标识单元在标识单元读取电压被读取。标识单元读取电压比标识单元校3t电压小增强余量MCTtoW,该增强余量w大于余量M。一种用于依据所述对多层非易失性存储器编程的方法来控制存储器的 控制器，该存储器包括至少一个标识单元和多个多位存储单元。多个多位存 储单元的每一个能够存储不同层的用于表示数据的电荷。所述数据被通过多 个数据页面表示。所述方法包括顺序地对多个数据页面的 一个或更多个编程 以使得每一个编程过的存储单元具有在多个阈值电压范围中 一个内的阈值电 压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对多层非易失性存储器编程的方法，该存储器包括至少一个标识单元和多个多位存储单元，多个多位存储单元的每一个能够存储不同层的用于表示数据的电荷，所述数据由最低有效位（ＬＳＢ）和最高有效位（ＭＳＢ）表示，所述方法包括：　　　　对存储单元首先以ＬＳＢ然后以ＭＳＢ编程以使得每一个编程过的存储单元：　　　　当期望存储单元存储第一值时，具有小于电压ＶＲ１的阈值电压；　　　　当期望存储单元存储第二值时，具有大于电压ＶＲ１并小于电压ＶＲ２的阈值电压；　　　　当期望存储单元存储第三值时，具有大于电压ＶＲ２并小于电压ＶＲ３的阈值电压；　　　　当期望存储单元存储第四值时，具有大于电压ＶＲ３的阈值电压；　　　　其中ＶＲ１＜ＶＲ２＜ＶＲ３；并且　　　　标识单元被编程为具有大于电压ＶＲ３的阈值电压以指示ＭＳＢ已经被编程。

【技术特征摘要】
KR 2006-9-6 85880/06;US 2007-8-30 11/848,0141.一种对多层非易失性存储器编程的方法，该存储器包括至少一个标识单元和多个多位存储单元，多个多位存储单元的每一个能够存储不同层的用于表示数据的电荷，所述数据由最低有效位(LSB)和最高有效位(MSB)表示，所述方法包括对存储单元首先以LSB然后以MSB编程以使得每一个编程过的存储单元当期望存储单元存储第一值时，具有小于电压VR1的阈值电压；当期望存储单元存储第二值时，具有大于电压VR1并小于电压VR2的阈值电压；当期望存储单元存储第三值时，具有大于电压VR2并小于电压VR3的阈值电压；当期望存储单元存储第四值时，具有大于电压VR3的阈值电压；其中VR1＜VR2＜VR3；并且标识单元被编程为具有大于电压VR3的阈值电压以指示MSB已经被编程。2. 如权利要求1所述的方法，其中多层非易失性存储器是闪存。3. 如权利要求2所述的方法，其中多层非易失性存储器是NAND型 存储器。4. 如权利要求1所述的方法，其中对LSB的编程和对MSB的编程都 包括实现增量步进脉冲编程。5. 如权利要求1所述的方法，还包括选择一个或多个参考电压用来依 据标识单元的状态读取数据。6. 如权利要求1所述的方法，还包括在参考电压VR2读取标识单元。7. 如权利要求l所述的方法，其中 VR1大约等于0伏特；VR2在大约1到2伏特的范围内；并且 VR3在大约2.5到3.5伏特的范围内。8. —种用于依据对多层非易失性存储器编程的方法来控制存储器的 控制器，该存储器包括至少一个标识单元和多个多位存储单元，多个多位存储单元的每一个能够存储不同层的用于表示数据的电荷，所述数据由最低有效位(LSB)和最高有效位(MSB)表示，所述方法包括对存储单元首先以LSB然后以MSB数据编程以使得每一个编程过的存 储单元当期望存储单元存储第一值时，具有小于电压VR1的阈值电压； 当期望存储单元存储第二值时，具有大于电压VR1并小于电压VR2 的阈值电压；当期望存储单元存储第三值时，具有大于电压VR2并小于电压VR3 的阈值电压；当期望存储单元存储第四值时，具有大于电压VR3的阈值电压； 其中VR1<VR2<VR3;并且 标识单元被编程为具有大于电压VR3的阈值电压以指示MSB数据已经 被编程。9. 如权利要求8所述的控制器，其中多层非易失性存储器是闪存。10. 如权利要求9所述的控制器，其中多层非易失性存储器是NAND 型存储器。11. 如权利要求8所述的控制器，其中对LSB数据的编程和对MSB数 据的编程都包括实现增量步进脉沖编程。12. 如权利要求8所述的控制器，还包括选择一个或多个参考电压用来 依据标识单元的状态读取数据。13. 如权利要求8所述的控制器，还包括在参考电压VR2读取标识单元。14. 如权利要求8所述的控制器，其中 VR1大约等于0伏特；VR2在大约1到2伏特的范围内；并且 VR3在大约2.5到3.5伏特的范围内。15. —种对多层非易失性存储器编程的方法，该存储器包括至少一个标 识单元和多个多位存储单元，多个多位存储单元的每一个能够存储不同层的 用于表示数据的电荷，所述数据由多个数据页面表示，...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡东赫，边大锡，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]