用于电流节省和快速编程的适应性选择性位线预充电制造技术

提供用于在存储器装置中高效地执行编程操作的技术。具体来说，通过避免在某些时间某些存储器单元的位线的预充电而在感测电路中减少功耗。一个方法使用编程操作的不同阶段的知识以减小不必要的位线预充电的数。例如，在编程操作的较低编程循环数期间，对于较低数据状态而不是对于较高数据状态发生位线预充电。类似地，在较高编程循环数期间，对于较高数据状态而不是对于较低数据状态发生位线预充电。在另一方法中，可能或者可能不包括编程操作的不同阶段的知识，在验证部分中最初设置之后位线预充电的设置更新至少一次。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电流节省和快速编程的适应性选择性位线预充电
技术介绍
本技术涉及存储器装置中的编程操作。半导体存储器变得越来越流行地用于各种电子装置中。例如，非易失性半导体存储器用于蜂窝电话、数码相机、个人数字助理、移动计算装置、非移动计算装置及其他装置。闪存存储器是非易失性半导体存储器中最流行的类型。通过闪存存储器，可以在一个步骤中擦除整个存储器阵列的内容。例如，二维NAND存储器是一个类型的闪存存储器，其中浮置栅极位于半导体基板的沟道区之上并与其绝缘。浮置栅极位于源极和漏极区之间。控制栅极设置在浮置栅极之上并与其绝缘。这样形成的晶体管的阈值电压(Vth)由保持在浮置栅极上的电荷量控制。也就是，在晶体管导通以允许其源极和漏极之间的传导之前必须施加到控制栅极的电压的最小量由浮置栅极上的电荷电平来控制。近来，已经提出使用三维存储器结构的超高密度存储装置。一个实例是位成本可扩展(BiCS)架构，其中存储器装置由交替的导电层和介电层的阵列形成。在层中形成存储器孔且该孔填充电荷存储材料。直线NAND串在一个存储器孔中延伸，同时管形或者U形的NAND串(P-BiCS)包括在两个存储器孔中延伸且由底部背栅极接合的存储器单元的一对垂直列。由导电层提供存储器单元的控制栅极。期望用于在存储器装置中高效地执行编程操作的技术。附图说明相同的附图标记引用不同图中共同的组件。图1是非易失性存储器装置的功能框图。图2A示出图1的存储器结构126中的NAND串的块和相关联的感测块SB0、SB0a和SB0b。图2B示出图2A的存储器单元208-219的示例数据状态。图2C是示出图1的感测块SB0的一个实施例的框图。图3A示出在示例三维存储器装置中的图2A的NAND串的一部分的截面图。图3B示出沿着图3A的线302的截面图。图3C示出包括图3A的NAND串的三维存储器装置中的示例电路。图4A和图4B示出其中同时写入数据的较低和较高页的示例单行程(one-pass)编程操作。图5A到图5C示出其中分别在第一和第二行程(pass)中写入数据的较低和较高页的双行程编程操作。图6A到图6D示出其中分别在第一、第二和第三行程中写入数据的较低、中间和较高页的三行程编程操作。图7A示出其中根据多阶段编程操作的当前阶段出现包括位线的预充电的感测的示例处理。图7B示出图7A的处理的示例具体实现。图8示出诸如在图4A和图4B中示出并符合图7A和图7B的单行程编程操作的不同阶段的一个实例。图9A示出其中设置预充电数据一次的符合图7A和图7B的编程-验证迭代的验证部分中用于设置预充电数据的序列。图9B示出其中设置预充电数据两次的符合图7A和图7B的编程-验证迭代的验证部分中用于设置预充电数据的序列。图9C示出与图9A对应的验证序列，其中编程阶段的知识用于减少不必要的位线预充电。图9D是作为图9的替代的验证序列，其中编程阶段的知识不用于减少不必要的位线预充电。图9E示出与图9B的第一和第二预充电数据对应的验证序列，其中在验证状态A-D时使用第一预充电数据并在验证状态E-G时使用第二预充电数据。图9F示出作为图9E的替代的验证序列，其中在验证状态A-G时使用相同预充电数据。图10A示出符合图7A和图7B的图2C的感测模块SM0的示例实现。图10B示出用于符合图10A的SM0和符合图9C的编程-验证迭代的验证部分的控制信号和电压波形。图10C示出用于符合图10A的SM0和符合图9E的编程-验证迭代的验证部分的控制信号和电压波形。具体实施方式提供用于在存储器装置中高效地执行编程操作的技术。具体来说，提供避免编程操作期间的某些时间预充电某些存储器单元的位线而在感测电路中减少功耗。在编程操作期间，一系列编程电压施加到一组所选的存储器单元，使得存储器单元的阈值电压(Vth)从诸如来自擦除状态的较低电平移动到表示每个单元的目标数据状态的较高电平。例如，在四级存储器装置中，目标数据状态可以被称为A、B和C状态。其他状态是擦除状态。为了使Vth分布紧密，在编程电压之间进行验证操作。一旦单元的Vth被感测为高于目标数据状态的目标电平，则禁止该单元在编程操作的后续编程电压期间编程。对于验证操作，电流感测可以用于其中同时感测所有单元的所有位线架构。如果单元的Vth低于目标电平，则单元在验证操作期间处于导电状态且因此消耗实质量的电流。对于多级操作(例如，具有4、8、16或更多数据状态)，不需要感测(或者预充电)其目标数据状态不与当前正被验证的特定状态匹配的存储器单元的位线。可以通过避免位线的不必要的预充电而减小电流消耗。一个方法是在每个验证操作之前确定对于其有必要位线预充电的存储器单元。这可以通过读取与存储器单元相关联的锁存器以确定存储器单元的目标数据状态、并仅当验证操作的数据状态匹配目标数据状态才使能预充电而进行。因此，在编程-验证迭代的验证部分中在每个验证操作之前读取锁存器。例如，如果验证操作的数据状态是A状态，且相应的电压施加到所选的字线，则仅对于具有A状态作为目标数据状态的存储器单元使能预充电。其他存储器单元的位线不被预充电且保持在源极线的电平以使得它们不消耗电流。因为该方法没有不必要的位线预充电，所以它是有益的。但是，该方法将具有较长的编程时间，因为对于每个连续验证操作，电路需要在锁存器扫描操作中读取锁存器以确定预充电哪个位线。另一方法提供较短的编程时间但是具有增加的功耗，因为存在不必要的位线预充电。该方法仅需要在验证部分、例如在第一验证操作的开始时读取锁存器一次。锁存器标识被选择用于编程的单元(例如，在当前编程-验证迭代中正在编程的单元)和未选择用于编程的单元(例如，处于擦除状态的单元或者先前已经完成编程的单元)。未选择的单元具有封锁状态。在初始读取之后在验证部分中不执行锁存器的附加读取。但是，对于每个验证操作，位线预充电对于单元的一小部分、例如感测结果不相关且被丢弃的单元来说是不必要的。例如，当执行用于A状态的验证操作时，对于A状态单元发生位线预充电，这是必要的，但是对于B状态单元则是不必要的。另外的方法使用编程操作的不同阶段的知识以减小不必要的位线预充电的数量。例如，在编程操作的较低编程循环数期间，可能对于一个或多个较低数据状态而不是对于一个或多个较高数据状态发生位线预充电。类似地，在较高编程循环数期间，可能对于一个或多个较高数据状态而不是对于一个或多个较低数据状态发生位线预充电。在可能或者可能不包括编程操作的不同阶段的知识的另一方法中，可以读取锁存器多于一次，但是小于对于验证部分中的每个验证操作。以这种方式，可以在验证部分中最初设置位线预充电之后更新位线预充电的设置至少一次。这得到增加的编程时间和减小的功耗之间的折衷。接下来讨论其中可以使用编程技术的示例存储器装置。图1是非易失性存储器装置的功能框图。存储器装置100可以包括一个或多个存储器裸芯108。存储器裸芯108包括存储器单元的存储器结构126(例如，包括块BLK0和BLK1)、控制电路110和读/写电路128。存储器结构126是经由行解码器124由字线和经由列解码器132由位线可寻址的，读/写电路128包括多个感测块SB0、SB1、SBn-1(感测电路)并允许并行地读取或者编程存储器单元的页。典型地，控制器12本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于操作存储器装置的方法，包括：在编程操作的多个编程‑验证迭代的一个编程‑验证迭代中，施加编程电压(Vpgm)到连接到一组存储器单元(208‑219)的字线(WL0‑WL63)，同时允许所述组存储器单元中所选的存储器单元的编程并禁止所述组存储器单元中未选择的存储器单元的编程；基于所述一个编程‑验证迭代在所述多个编程‑验证迭代中的位置，确定NS个所选的目标数据状态、和NU个未选择的目标数据状态，NS是>＝2的数，NU是>＝1的数；在所选的存储器单元当中标识具有NS个所选的目标数据状态的存储器单元和具有NU个未选择的目标数据状态的存储器单元；以及执行所述一个编程‑验证迭代的验证部分，所述执行所述验证部分包括施加数目NS个验证电压到所述组存储器单元、同时感测具有NS个所选的目标数据状态的存储器单元、而不感测具有NU个未选择的目标数据状态的存储器单元，所述感测具有NS个所选的目标数据状态的存储器单元包括预充电与具有NS个所选的目标数据状态的存储器单元相关联的位线，且所述不感测具有NU个未选择的目标数据状态的存储器单元包括不预充电与具有NU个未选择的目标数据状态的存储器单元相关联的位线(BL0‑BL11)。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.07 US 14/454,7021.一种用于操作存储器装置的方法，包括：在编程操作的多个编程-验证迭代的一个编程-验证迭代中，施加编程电压(Vpgm)到连接到一组存储器单元(208-219)的字线(WL0-WL63)，同时允许所述组存储器单元中所选的存储器单元的编程并禁止所述组存储器单元中未选择的存储器单元的编程；基于所述一个编程-验证迭代在所述多个编程-验证迭代中的位置，确定NS个所选的目标数据状态、和NU个未选择的目标数据状态，NS是>＝2的数，NU是>＝1的数；在所选的存储器单元当中标识具有NS个所选的目标数据状态的存储器单元和具有NU个未选择的目标数据状态的存储器单元；以及执行所述一个编程-验证迭代的验证部分，所述执行所述验证部分包括施加数目NS个验证电压到所述组存储器单元、同时感测具有NS个所选的目标数据状态的存储器单元、而不感测具有NU个未选择的目标数据状态的存储器单元，所述感测具有NS个所选的目标数据状态的存储器单元包括预充电与具有NS个所选的目标数据状态的存储器单元相关联的位线，且所述不感测具有NU个未选择的目标数据状态的存储器单元包括不预充电与具有NU个未选择的目标数据状态的存储器单元相关联的位线(BL0-BL11)。2.如权利要求1所述的方法，其中：所述标识包括读取与所选的存储器单元相关联的锁存器(194-197，1007)；所述锁存器包括与所述组存储器单元的每个存储器单元相关联的一组锁存器；以及对于每个存储器单元，与存储器单元相关联的所述组锁存器包括指示存储器单元要编程到NS个所选的目标数据状态中的所选的目标数据状态、要编程到NU个未选择的目标数据状态中的未选择的目标数据状态或者要封锁编程的位组合。3.如权利要求1或者2所述的方法，进一步包括：将感测具有NS个所选的目标数据状态的存储器单元的结果从具有NS个所选的目标数据状态的存储器单元的感测电路(SM1-SM3)提供到一个或多个管理电路(MC0)；以及在所述一个或多个管理电路处，对于具有NS个所选的目标数据状态的存储器单元的每个存储器单元，基于所述结果确定是否封锁存储器单元的进一步编程。4.如权利要求1到3中的任何一个所述的方法，其中：在验证部分期间，所述感测具有NS个所选的目标数据状态的存储器单元包括确定具有NS个所选的目标数据状态的存储器单元是否处于导电状态，且所述不感测具有NU个未选择的目标数据状态的存储器单元包括不确定具有NU个未选择的目标数据状态的存储器单元是否处于导电状态。5.如权利要求1、3或者4中的任何一个所述的方法，其中：所述标识包括读取与所选的存储器单元相关联的锁存器(194-197，1007)；所述读取所述锁存器包括在所选的存储器单元当中标识具有在NS个所选的目标数据状态的目标数据状态的第一子集(A-D)中的目标数据状态的存储器单元的第一读取，之后是在所选的存储器单元当中标识具有在NS个所选的目标数据状态的目标数据状态的第二子集(E-G)中的目标数据状态的存储器单元的第二读取；以及所述感测具有NS个所选的目标数据状态的存储器单元包括预充电在NS个验证电压的验证电压的第一子集期间而不是在NS个验证电压的验证电压的第二子集期间具有在目标数据状态的第一子集中的目标数据状态的存储器单元的位线(BL0-BL11)、以及预充电在验证电压的第二子集期间而不是在验证电压的第一子集期间具有在目标数据状态的第二子集中的目标数据状态的存储器单元的位线。6.如权利要求5所述的方法，其中：所述验证电压的第一子集包括至少两个验证电压(VvA、VvB、VvC、VvD)；所述验证电压的第二子集包括至少两个验证电压(VvE、VvF、VvG)；以及所述验证电压的第一和第二子集彼此不同。7.如权利要求1到6中的任何一个所述的方法，其中：所述一个编程-验证迭代在所述多个编程-验证迭代中的位置对应于编程操作的当前阶段；以及所述NS个所选的目标数据状态和NU个未选择的目标数据状态是编程操作的...

【专利技术属性】
技术研发人员：ML穆伊，YL科赫，Y李，C许，
申请(专利权)人：桑迪士克科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US