半导体存储器系统及其操作方法技术方案

本发明专利技术公开一种半导体设备，其包括：存储器装置，包括至少一个字线；以及控制器，适于控制存储器装置执行写入操作和读取操作，其中控制器包括计数单元，计数单元适于针对各个阈值电压对联接到字线的存储器单元的数量进行计数，并且其中控制器基于针对各个阈值电压的存储器单元的计数数量来控制存储器装置执行读取操作。

【技术实现步骤摘要】
半导体存储器系统及其操作方法相关申请的交叉引用本申请要求于2017年5月31日提交的申请号为10-2017-0067483的韩国专利申请的优先权，其整体通过引用并入本文。
本专利技术的各个示例性实施例涉及一种半导体存储器系统及其操作方法。
技术介绍
通常，半导体存储器装置被分类为易失性存储器装置和非易失性存储器装置，其中易失性存储器装置诸如动态随机存取存储器(DRAM)和静态RAM(SRAM)，非易失性存储器装置诸如只读存储器(ROM)、掩模ROM(MROM)、可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(EPROM)、电EPROM(EEPROM)、铁磁RAM(FRAM)、相变RAM(PRAM)、磁RAM(MRAM)、电阻式RAM(RRAM)和闪速存储器。易失性存储器装置在其电源中断时丢失其存储的数据，而非易失性存储器装置即使在其电源中断时也保留其存储的数据。非易失性存储器装置因为其高编程速度、低功耗以及大的数据存储容量而被广泛用作计算机系统中的存储介质。在非易失性存储器装置中，特别是在闪速存储器装置中，每一个存储器单元的数据状态取决于存储器单元可编程的位的数量。每个单元存储1位数据的存储器单元被称为单位单元或单层单元(SLC)。每个单元存储2位数据的存储器单元被称为多位单元、多层单元(MLC)或多状态单元。每个单元存储3位数据的存储器单元被称为三层单元(TLC)。MLC和TLC对于高集成度是有利的。然而，随着在每一个存储器单元中编程的位的数量增加，可靠性降低并且读取失败率增加。例如，当在存储器单元中k个位待被编程时，在存储器单元中形成2k个阈值电压中的一个。由于存储器单元的电特性之间的微小差异，针对相同数据编程的存储器单元的阈值电压形成阈值电压分布。阈值电压分布分别对应于2k个数据值，2k个数据值对应于k位信息。然而，可用于阈值电压分布的电压窗口是有限的。因此，随着值k增加，阈值电压分布之间的距离减少并且相邻的阈值电压分布重叠。当相邻的阈值电压分布重叠时，所以读取数据可能包括错误位。图1是示意性示出3位TLC非易失性存储器装置的编程状态和擦除状态的阈值电压分布。图2是示意性示出由于3位TLC非易失性存储器装置的特性劣化而导致的编程状态和擦除状态的阈值电压分布。在TLC非易失性存储器装置，例如在能够在单个存储器单元中存储3位数据(即，k＝3)的TLC闪速存储器装置中，存储器单元可具有23个，即8个阈值电压分布中的一个。由于存储器单元之间的特性差异，针对相同数据编程的存储器单元的阈值电压形成阈值电压分布。在3位TLC非易失性存储器装置中，如图1所示，形成了与包括7个编程状态“P1”至“P7”和擦除状态“E”的数据状态相对应的阈值电压分布。图1示出了其中阈值电压分布不重叠并且在其间具有足够的读取电压余度的理想情况。参照图2的闪速存储器示例，存储器单元可能经历其中在浮栅或隧道氧化膜处俘获的电子随时间而被放电的电荷损失。当隧道氧化膜由于迭代编程和擦除操作而劣化时，可能会加速这种电荷损失。电荷损失导致存储器单元的阈值电压降低。例如，如图2所示，由于电荷损失，阈值电压分布可能左移。进一步地，编程干扰、擦除干扰和/或恢复模式相关性(backpatterndependency)也导致阈值电压增加。如图2所示，随着存储器单元的特性劣化，相邻的阈值电压分布可能重叠。一旦相邻的阈值电压分布重叠，当特定的读取电压被施加到所选择的字线时，读取数据可能包括大量的错误。例如，当根据施加到所选择的字线的读取电压Vread3，存储器单元的感测状态为导通时，存储器单元被确定为具有第二编程状态“P2”。当根据施加到所选择的字线的读取电压Vread3，存储器单元的感测状态为断开时，存储器单元被确定为具有第三编程状态“P3”。然而，当相邻的阈值电压分布重叠时，具有第三编程状态“P3”的存储器单元可能被错误地确定为具有第二编程状态“P2”。简而言之，当如图2所示，相邻的阈值电压分布重叠时，读取数据可能包括大量的错误。因此需要一种用于精确读取被存储在半导体存储器装置的存储器单元中的数据的改进方案。
技术实现思路
根据本专利技术的实施例，一种半导体设备，其包括：存储器装置，包括至少一个字线；以及控制器，适于控制存储器装置执行写入操作和读取操作，其中控制器包括计数器单元，计数器单元适于针对各个阈值电压对联接到字线的存储器单元的数量进行计数，并且其中控制器基于针对各个阈值电压的存储器单元的计数数量来控制存储器装置执行读取操作。优选地，控制器可进一步包括映射单元，映射单元适于将针对各个阈值电压的存储器单元的计数数量转换为累计单元数量的范围值，并将累计单元数量的范围值映射到信息位。优选地，信息位可具有值，该值表示累计单元数量的范围值中的一个范围值。优选地，映射单元可将针对各个阈值电压的存储器单元的计数数量映射到表中的信息位，该表具有多个累计单元数量的范围值和多个信息位。优选地，映射单元可通过二进制搜索方案(binarysearchscheme)将针对各个阈值电压的存储器单元的计数数量映射到信息位来生成表。优选地，控制器可将联接到字线并根据第一读取电压而导通的存储器单元数量计数为第一值，并且其中控制器进一步包括：读取偏压确定单元，读取偏压确定单元适于当利用第一读取电压的读取操作失败时，基于第一值和在表中包括的多个累计单元数量的范围值中的、对应于第一读取电压的累计单元数量的范围值，来确定第二读取电压。优选地，读取偏压确定单元可确定第二读取电压，使得第一值与对应于第一读取电压的累计单元数量的范围值的最大值之间的差异低于预定阈值，或者使得第一值与对应于第一读取电压的累计单元数量的范围值的最小值之间的差异低于预定阈值。优选地，当第一值大于对应于第一读取电压的累计单元数量的范围值的最大值时，读取偏压确定单元可降低第二读取电压，并且其中当第一值小于对应于第一读取电压的累计单元数量的范围值的最小值时，读取偏压确定单元增加第二读取电压。优选地，第一读取电压可以是默认读取电压或预定读取电压。根据本专利技术的实施例，一种控制器的操作方法，该方法包括：针对各个阈值电压，对联接到字线的存储器单元数量进行计数；以及基于针对各个阈值电压的存储器单元的计数数量来执行读取操作。优选地，进一步包括第一步骤，其将针对各个阈值电压的存储器单元的计数数量转换为累计单元数量的范围值，并将累计单元数量的范围值映射到信息位。优选地，信息位可具有值，该值表示累计单元数量的范围值中的一个范围值。优选地，第一步骤可包括将针对各个阈值电压的存储器单元的计数数量映射到表中的信息位，该表具有多个累计单元数量的范围值和多个信息位。优选地，第一步骤可进一步包括通过二进制搜索方案将针对各个阈值电压的存储器单元的计数数量映射到信息位来生成表。优选地，可通过将联接到字线并根据第一读取电压而导通的存储器单元数量计数为第一值来执行计数，并且进一步包括第二步骤，其当利用第一读取电压的读取操作失败时，基于第一值和在表中包括的多个累计单元数量的范围值中的、对应于第一读取电压的累计单元数量的范围值，确定第二读取电压。优选地，第二读取电压可被确定，使得第一值与对应于第一读取电压的累计单元数量的范围值的最大值之间的差异低于预定阈值，或者使得第一值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体设备，其包括：存储器装置，包括至少一条字线；以及控制器，适于控制所述存储器装置以执行写入操作和读取操作，其中所述控制器包括计数单元，所述计数单元适于针对各个阈值电压对联接到所述字线的存储器单元的数量进行计数，其中所述控制器基于针对所述各个阈值电压的所述存储器单元的计数数量来控制所述存储器装置执行读取操作。

【技术特征摘要】
2017.05.31 KR 10-2017-00674831.一种半导体设备，其包括：存储器装置，包括至少一条字线；以及控制器，适于控制所述存储器装置以执行写入操作和读取操作，其中所述控制器包括计数单元，所述计数单元适于针对各个阈值电压对联接到所述字线的存储器单元的数量进行计数，其中所述控制器基于针对所述各个阈值电压的所述存储器单元的计数数量来控制所述存储器装置执行读取操作。2.根据权利要求1所述的半导体设备，其中所述控制器进一步包括映射单元，所述映射单元适于将针对所述各个阈值电压的所述存储器单元的计数数量转换为累计单元数量的范围值，并将所述累计单元数量的范围值映射到信息位。3.根据权利要求2所述的半导体设备，其中所述信息位具有值，所述值表示所述累计单元数量的范围值中的一个范围值。4.根据权利要求2所述的半导体设备，其中所述映射单元将针对所述各个阈值电压的所述存储器单元的计数数量映射到表中的信息位，所述表具有多个累计单元数量的范围值和多个所述信息位。5.根据权利要求4所述的半导体设备，其中所述映射单元通过二进制搜索方案将针对所述各个阈值电压的所述存储器单元的计数数量映射到所述信息位来生成所述表。6.根据权利要求4所述的半导体设备，其中所述控制器将联接到所述字线并根据第一读取电压而导通的存储器单元的数量计数为第一值，并且其中所述控制器进一步包括读取偏压确定单元，所述读取偏压确定单元适于当利用所述第一读取电压的读取操作失败时，基于所述第一值和在所述表中包括的所述多个累计单元数量的范围值中、对应于所述第一读取电压的累计单元数量的范围值，来确定第二读取电压。7.根据权利要求6所述的半导体设备，其中所述读取偏压确定单元确定所述第二读取电压，使得所述第一值与对应于所述第一读取电压的累计单元数量的范围值的最大值之间的差异，或者所述第一值与对应于所述第一读取电压的累计单元数量的范围值的最小值之间的差异，低于预定阈值。8.根据权利要求6所述的半导体设备，其中当所述第一值大于对应于所述第一读取电压的累计单元数量的范围值的最大值时，所述读取偏压确定单元降低所述第二读取电压，并且其中当所述第一值小于对应于所述第一读取电压的累计单元数量的范围值的最小值时，所述读取偏压确定单元增加所述第二读取电压。9.根据权利要求6所述的半导体设备，其中所述第一读取电压是默认读取电压或预定读取电压。10.一种控制器的操作...

【专利技术属性】
技术研发人员：金又现，
申请(专利权)人：爱思开海力士有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国,KR