在多层存储设备编程过程中调节编程电压值的方法和系统技术方案

在多层存储设备编程过程中调节编程电压值包括利用在输出泵调节电路中的编程路径复制。进一步，利用所述输出泵调节电路为存储单元编程提供调节的编程电压，所述调节的编程电压用来校准编程路径压降和补偿温度变化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在多层存储设备编程过程中调节编程电压值。
技术介绍
在半导体存储设备发展中的主要问题之一是扩大数据储存密度，也就是每个单元面积可以储存的数据位数。因此，一般希望发展具有物理尺寸尽可能小，同时储存最大数据量的存储芯片。这样使得存储芯片发展成在单个存储单元内可储存多位数据，也指多层存储芯片。在常规的单位每单元(single bit per cell)存储设备中，存储单元设定为两个信息储存状态中的一个状态，不是开状态就是关状态。或开或关的组合确定了信息的一个位。双层存储器中，因为单元仅具有两个不同的阈电压值Vt，在读操作中仅需要读出(sense)寻址晶体管是否可传导。这一般通过将流过存储晶体管、以预定的漏极到源极电压(drain-to-source)和栅极到源极电压(gate-to-source)偏置的电流与在同样偏置条件下参考晶体管的所述电流进行比较来完成的，既可以直接通过电流模式读出，也可以在电流-电压转换后通过电压模式读出。多层存储设备的编程和读出方案更复杂，通常需要2n-1个电压参考值，其中n是单元存储的位数。在多层快闪存储器中，编程工作很关键。在确定的Vt窗口内分配4(每单元2位)个或更多阈值级别，减少了有效的误差范围。读工作更复杂，并且在编程工作上具有最优控制来获得前面的阈值电压很重要。编程一个普通快闪存储单元中，一个电势(诸如，例如接近3-12伏)施加在单元的控制门，源端子接地，漏极端子连接大约5伏的电压。这个工作可以在阵列中通过可选地将脉冲施加给与控制门连接的字线来执行，并且偏置与漏极连接的位线。本领域的人普遍知道编程快闪存储单元采用的热电子注入的方法。热电子注入用来移动浮栅内的电荷，由此改变了浮栅门晶体管的阈值电压。通过在控制门上输入高电压，产生了电子在通道内流动，并且一些热电子注射到浮栅上，使浮栅的电势变成更大的负值。因此，注入趋向饱和并且浮栅的阈值电压遵循这个趋势。通过在控制门置入工作电压(例如接近4-6伏)和在漏极置入0.5-1伏，读或读出存储单元晶体管的状态，然后检测在源极和漏极之间流过的电流级别，来测定单元所处的存储状态。执行多层非易失性存储单元的主要困难之一是如何能够准确的编程单元，也就是，将获得阈值电压目标值刚好所必需的电荷量置入单元晶体管的浮栅。现有技术中解决如何放置精确电荷这个问题常用的方法是，使用单元接着单元编程和校验的方法。在这个编程和校验方法中，编程工作分成多个分步骤，在每个步骤之后读出单元来测定目标值是否达到，如果没有达到则继续编程。由于每一个单元在编程过程中都独立控制，这种技术允许对整个字节或甚至多个字节进行同步编程。这种程序(procedure)确保了能达到目标值Vt，并具有使用有限的编程步骤中量子特性而能达到的精度。但是，这个过程可能会很长并且必须通过芯片上的逻辑电路控制。进一步，当使用编程和校验算法来在编程单元获得目标电压Vt及使用门电压斜升编程来转化阈值单元时，在不同的编程脉冲之间具有恒定的Vd(漏极电压)很关键。编程工作中的Vd变化包括存储单元内未受控制的阈值电压。这些不可预见的Vt将在连续读工作时引起很多问题。通常，在多层快闪存储器中，Vd编程电压值大于Vdd值。为获得正确的编程值，当从低外部电压供应启动时，需要电荷泵。在编程过程中，电荷泵的输出切换到漏极端，并且需要控制Vd编程值(也就是输出泵)。使用门电压斜升编程，编程单元所见的Vd编程电压值必须同样，独立于温度、要编程的单元数、Vdd电压、每单元编程电流等等。一些用来减少泵输出变化的方法包括使用泵-相停止(pump-phase stopping)，使用单串联调节器，或使用分布式串联共发共基放大调节器(distributed serial cascoderegulator)。附图说明图1阐述了使用单串联调节器方法的电路示意图100，同时图2阐述了使用分布式串联共发共基放大调节器方法的电路示意图200。虽然这些方法减少了泵输出的变化，他们也有缺点。尤其是，单串联调节器的方法100减少了最终误差调节但很慢，因为需要大MOS(具有大的门电容)来提供编程的存储单元102要求的全部电流。并且，虽然分布式串联共发共基放大调节器200不受同步编程的单元202数量的影响，其不能校正Vd编程电压路径(由MOS开关204组成)的寄生电阻产生的误差。分布式串联共发共基放大调节器更快，因为Vreg电压稳定、在时间上连续。但是，其不能补偿温度变化。最终调节的电压Vd是Vreg-Vtcascode(其中Vtcascode是本地共发共基放大调节器使用的阈值电压)，其通过Vtcascodes受温度的影响。因此，在编程过程中，需要一种更可靠的方法来调节多层存储设备用调节编程电压。本专利技术正是为了实现这种需要。
技术实现思路
描述了在多层存储设备编程过程中调节编程电压的方面。这些方面包括利用在输出泵调节电路中的复制编程路径(program path duplicate)。进一步，利用输出泵调节电路为存储单元编程提供调节的编程电压，调节的编程电压校正编程路径的压降并补偿温度的变化。通过本专利技术，去除了编程过程中调解泵输出和实际单元阈值电压之间的差值。进一步，使Vd编程电压不受温度和Vdd的影响。结合下述详细说明和附图，将更充分的理解本专利技术这些方面的这些优点和其它优点。附图简要说明图1是现有技术的单串联调节器方法的电路示意图。图2是现有技术的分布式串联共发共基放大调节器方法的电路示意图。图3是对应本专利技术的调节器方法的电路示意图。图4是将利用本专利技术方法获得的结果与利用现有技术的方法获得的结果比较的模拟图表。本专利技术的详细说明本专利技术涉及在多层存储设备编程过程中调节编程电压值。以下的说明能使本领域的普通技术人员制造和使用本专利技术，并在专利申请的上下文和必要的文件中提供。对较佳实施例的各种修改和此处描述的一般的原理和特征对本领域的技术人员是显而易见的。因此，本专利技术不限于以下所示的实施例，而是适用于与在此描述的原理和特征一致的最大范围。根据本专利技术，提供在多层存储设备编程过程中调节编程电压。根据本专利技术，调节的泵输出和真实的单元漏极电压之间的差值被去除。进一步，从要编程的单元所见的Vd形成完全不受温度的影响。如图3中的电路示意图300所示，本专利技术通过在输出泵调节器中插入一个虚拟编程路径，来获得这些优点。参考图3，一个运算放大器302和一个MOS，Mreg，304为电荷泵305提供了一个串联调节器。该串联调节器产生Vreg电压。在编程过程中，Vreg是为了获得本地单元漏极电压而必须供给形成分布式调节器308的全部的本地NMOS晶体管306的调节电压。Vreg由虚拟电流(Idummy)310产生，其尽可能与真实的编程路径电流相似，施加给“虚拟”编程路径312，该虚拟编程路径312是对存储单元316的真实编程路径314中的设备的复制。以这种方式，通过闭环调节，Vd编程电压不受温度和Vdd的影响。进一步，因为读出的电压也包括电压编程路径压降，Vd编程电压独立于电压编程路径压降。图4阐述了将通过使用本专利技术的开环、电流补偿泵调节器(图表400)，单串联调节器(图表402)和分布式共发共基放大调节器(图表404)获得比较结果的模拟图表。该图表阐述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在多层存储设备编程过程中调节编程电压值的方法，所述方法包括：利用输出泵调节电路，该输出泵调节电路具有编程路径的复制，为存储单元编程提供调节的编程电压，所述调节的编程电压校准编程路径压降，并不受温度变化的影响。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】IT 2004-11-26 MI2004A002292;US 2005-5-5 11/123,7541.一种在多层存储设备编程过程中调节编程电压值的方法，所述方法包括利用输出泵调节电路，该输出泵调节电路具有编程路径的复制，为存储单元编程提供调节的编程电压，所述调节的编程电压校准编程路径压降，并不受温度变化的影响。2.如权利要求1所述的方法，其中编程路径的复制进一步包括利用与被编程的一个存储单元耦合的单编程路径匹配的路径设备。3.如权利要求1所述的方法，其中利用所述输出泵调节电路进一步包括利用所述输出泵调节电路提供电荷泵的闭环调节。4.如权利要求1所述的方法，进一步包括利用具有所述编程路径复制的串联调节器。5.如权利要求4所述的方法，进一步包括利用具有所述编程路径复制的编程路径匹配电流源。6.如权利要求5所述的方法，进一步包括在所述存储单元编程过程中，利用具有所述串联调节器的分布式调节器得到本地单元漏极电压。7.如权利要求1所述的方法，其中所述存储单元编程进一步包括快闪存储单元编程。8.一种在多层存储设备编程过程中调节编程电压值的系统，所述系统包括多个存储单元；经由多个编程路径与所述多个存储单元耦合的输出泵调节电路，所述输出泵调节电路包括编程路径复制，并为所...

【专利技术属性】
技术研发人员：马西米利亚诺弗罗里奥，西蒙妮巴托利，大卫曼弗雷，安德里亚萨可，
申请(专利权)人：爱特梅尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]