非易失性存储单元的编程方法技术

提供用于编程能够存储至少一个信息位的电可擦除可编程只读存储单元的方法和设备。所述存储单元具有电荷俘获区。根据本发明专利技术，在第一时间周期期间，固定的电压被施加到存储单元，以将电荷注入并且存储在该电荷俘获区中。这个时间周期后面是第二时间周期期间，在该第二时间周期期间，恒定电流被施加到存储单元以完成所述编程步骤。通过监控所述第二时间周期期间的电压中的变化，最终的阈值电压的监控能够直接在编程期间进行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体存储器，并且特别是涉及非易失性的、电可擦除可编程只读存储单元的编程。
技术介绍
非易失性的电可擦除可编程只读存储单元(EEPROM)的信息位的编程通常花费相对多的时间。为了编程单位存储单元或多位存储单元，电荷被注入并且被存储在存储单元的电荷俘获区中。通过将电荷注入和存储在电荷俘获区中(或者通过将电荷不注入和不存储在电荷俘获区中)，编程二进制信息，所述二进制信息稍后可以从该存储单元中被读出。编程过程通常包括至少两个步骤，即在第一步骤中施加编程脉冲，继之以第二步骤中的编程验证步骤。在编程脉冲步骤期间，例如通过使用热电子效应或者通过使用Fowler-Nordheim隧道效应将电荷注入并且存储在所述存储单元中。编程验证步骤允许测试编程步骤是否成功。在文献US 6,396,742 B1中，说明了随后有验证的存储单元的编程。在那里，建议编程单元的状态并且然后验证所述单元的阈值电压是否在期望的电压范围内。如果期望的阈值电压没有达到，则预定的多个附加编程脉冲被施加到所述单元。由于包括随后的验证步骤的若干编程脉冲的施加，编程所述单元花费相对多的时间。除此之外，必须在一方面是所达到的存储单元的阈值电压的精度与另一方面是所需的编程和验证步骤的数量和分解(resolution)之间作出权衡。因此，本专利技术的对象是加速非易失性存储单元的编程时间。本专利技术的另一对象是在编程期间允许调节存储单元的阈值电压。本专利技术所解决的附加对象是控制多个存储单元的阈值电压的分配。
技术实现思路
根据本专利技术的实施例，规定一种编程能够存储至少一个信息位的、电可擦除可编程只读存储单元(EEPROM单元)的方法，所述存储单元具有电荷俘获区，所述方法包括通过将电荷注入并且存储在电荷俘获区中来编程信息位的步骤，因此在第一时间周期期间将固定的电压施加到存储单元，该第一时间周期后面是第二时间周期，在该第二时间周期期间将恒定电流施加到所述存储单元。根据所描述的方法，规定两个阶段的单元编程，所述两个阶段的单元编程包括其中施加固定的漏极电压的第一阶段并包括其中固定编程电流的随后的第二阶段。在第二阶段期间，由于所注入的电荷，漏极电压略微增加。根据优选的实施例，在第二时间周期期间所施加的恒定电流对应于在第一时间周期结束时所达到的电流电平。因此，在第一时间周期结束时，在固定的漏极电压处流动的电流是固定的，以致在第二时间周期期间提供恒定电流，而编程信号的恒定电流的电压是不固定的。根据本专利技术的其他优选实施例，具有恒定电流的编程信号的电压中的变化在第二时间周期期间被测量。具有恒定电流的编程信号的电压取决于存储单元的编程状态。第二时间周期期间的电压例如取决于存储单元的阈值电压变化。根据优选的实施例，当在第二时间周期期间所观察到的电压变化量超过预定的阈值时，结束通过将电荷注入并且存储在电荷俘获区中来编程信息位的步骤。所述预定的阈值例如可以取决于编程后存储单元所具有的存储单元的所期望的阈值电压。这导致在编程期间调节阈值电压。编程所需要的时间被加速，因为测量实际的阈值电压的步骤不再需要。利用本专利技术，规定了编程非易失性存储单元的步骤的自定时概念。根据其它的优选实施例，根据编程之后的存储单元的所期望的阈值电压来预定所预定的阈值。根据其它实施例，EEPROM单元能够存储两个二进制信息位，并且在正被编程的位中所俘获的电荷的测量通过测量具有恒定电流的编程信号的电压变化来执行。正被编程的位被用于监控直接在编程存储单元的步骤期间由存储单元的编程所产生的状态。根据其它的优选实施例，设置了一种具有能够存储至少一个信息位的EEPROM单元的设备，所述存储单元具有电荷俘获区，所述设备包括编程信号发生器，该编程信号发生器与存储单元耦合并且被设计用于在第一时间周期中输出具有固定电压的编程信号而在第二时间周期(在第一时间周期之后)中输出具有恒定电流的编程信号，用于通过将电荷注入并且存储在电荷俘获区中来编程信息位。根据优选的实施例，在该设备中，这样设计编程信号发生器，以致在第二时间周期期间所施加的恒定电流对应于在第一时间周期结束时所达到的电流电平。根据又一其它优选的实施例，装置被设置用于在第二时间周期期间测量具有恒定电流的编程信号的电压中的变化。优选地，所述设备包括用于将具有恒定电流的编程信号在第二时间周期期间的所述电压变化的量与预定的阈值电平进行比较的装置，并且所述设备包括用于当编程信号在第二时间周期期间的所述电压变化的量超过预定的阈值电平时结束所述存储单元的编程的装置。根据其它优选的实施例，所述设备包括控制单元。所述控制单元产生控制信号，用于在第一时间周期与第二时间周期之间切换。所述控制单元可以包括用于预先确定定义第一时间周期的持续时间的时间间隔的装置。根据本专利技术的实施例，规定编程电可擦除可编程只读存储单元的方法，所述存储单元能够存储两个二进制信息位，所述存储单元具有被连接到源极端子的第一区域和被连接到漏极端子的第二区域，所述存储单元在所述两个区域之间具有沟道并且在该沟道上具有栅电极，但是该栅电极通过电荷俘获区与该沟道隔开，所述电荷俘获区被布置在绝缘层之间，所述方法包括通过将电荷注入并且存储在电荷俘获区中来编程第一位的步骤，由此在第一时间周期期间将固定的电压施加到漏极端子和栅极端子，该第一时间周期后面是第二时间周期，在该第二时间周期期间将恒定电流施加到漏极端子。所述栅极端子在固定的电压处。源极端子可以被连接到参考电势端子上。根据优选的实施例，被夹在两个绝缘层之间的电荷俘获区被实现为氧化层-氮化层-氧化层(ONO，oxide-nitride-oxide)结构。所述存储单元优选的是两位快闪EEPROM单元。在两个绝缘层之间，优选地设置有用作电荷俘获介质的不导电的介电层。所述两个单独的位被存储在电荷俘获区的在物理上不同的区域中。根据优选的实施例，在第二时间周期期间所施加的恒定电流对应于在第一时间周期结束时所达到的电流。根据其它的优选实施例，在第二时间周期期间，具有恒定电流的编程信号的电压中的变化通过读取所述存储单元的第二位来测量。根据又一其它的优选实施例，当在第二时间周期期间所观察到的电压变化量达到预定的阈值时，结束通过将电荷注入并且存储在电荷俘获区中来编程第一位的步骤。根据优选的实施例，根据存储单元的所期望的阈值电压来预定所预定的阈值。根据本专利技术的示例性实施例，设置一种设备，所述设备具有能存储两个二进制信息位的电可擦除可编程只读存储单元，所述存储单元具有被连接到源极端子的第一区域并具有被连接到漏极端子的第二区域，所述存储单元在所述两个区域之间具有沟道并且在该沟道上具有栅电极，但是该栅电极通过电荷俘获区与该沟道隔开，所述电荷俘获区被夹在绝缘层之间，所述设备包括编程信号发生器，所述编程信号发生器与存储单元的漏极端子耦合并且被设计用于在第一时间周期期间输出具有固定电压的编程信号且在第二时间周期(在第一时间周期之后)输出恒定电流，所述编程信号用于通过将电荷注入并且存储在电荷俘获区来编程存储单元的第一位。存储单元的栅极端子在固定电压处。所述源极端子可以被连接到参考电势端子。所述参考电势端子可以是地。所述存储单元可以包括带有由不导电的介电层组成的电荷俘获区的ONO结构。为了编程两位单元的另一位，极性必须本文档来自技高网...

【技术保护点】
编程能够存储至少一个信息位的电可擦除可编程只读存储单元的方法，所述存储单元具有电荷俘获区，所述方法包括：通过将电荷注入并且存储在电荷俘获区中来编程所述信息位，因此在第一时间周期期间将固定的电压施加到所述存储单元，该第一时间周期后面是 第二时间周期，在所述第二时间周期期间将恒定电流施加到所述存储单元。

【技术特征摘要】
US 2005-5-31 11/1412551.编程能够存储至少一个信息位的电可擦除可编程只读存储单元的方法，所述存储单元具有电荷俘获区，所述方法包括通过将电荷注入并且存储在电荷俘获区中来编程所述信息位，因此在第一时间周期期间将固定的电压施加到所述存储单元，该第一时间周期后面是第二时间周期，在所述第二时间周期期间将恒定电流施加到所述存储单元。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第二时间周期期间所施加的恒定电流在大于、等于或小于在所述第一时间周期结束时所达到的电流电平的电流电平处。3.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第二时间周期期间所施加的恒定电流对应于在所述第一时间周期结束时所达到的电流电平。4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其中，在所述第二时间周期期间，具有恒定电流的编程信号的电压变化被测量。5.根据权利要求4所述的方法，其中，当在所述第二时间周期期间所观察到的电压变化量超过预定的阈值时，结束通过将电荷注入并且存储在所述电荷俘获区中来编程所述信息位的步骤。6.根据权利要求4所述的方法，其中，当所述编程信号在所述第二时间周期期间的绝对电压电平超过预定的阈值时，结束通过将电荷注入并且存储在所述电荷俘获区中来编程所述信息位的步骤。7.根据权利要求5或6之一所述的方法，其中，根据所述存储单元的所期望的阈值电压来预定所述预定的阈值。8.根据权利要求4至7之一所述的方法，其中，所述电可擦除可编程只读存储单元能够存储两个二进制信息位，并且其中具有恒定电流的编程信号的电压变化的测量通过读取所述存储单元的正被编程的位来执行。9.具有能存储至少一个信息位的电可擦除可编程只读存储单元的设备，所述存储单元具有电荷俘获区，所述设备包括编程信号发生器，所述编程信号发生器与所述存储单元耦合并且被设计用于在第一时间周期中输出具有固定电压的编程信号，以及在所述第一时间周期之后的第二时间周期中输出具有恒定电流的编程信号，用于通过将电荷注入并且存储在所述电荷俘获区中来编程所述信息位。10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述编程信号发生器被这样设计，以致在所述第二时间周期期间所施加的恒定电流对应于在所述第一时间周期结束时所达到的电流电平。11.根据权利要求9和10之一所述的设备，其中，装置被设置用于在所述第二时间周期期间测量具有恒定电流的编程信号的电压变化。12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述设备包括用于将具有恒定电流的编程信号在所述第二时间周期期间的所述电压变化的量与预定的阈值电平进行比较的装置和用于当所述编程信号在所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：M格茨，R斯罗维克，N本阿里，G库拉托洛，
申请(专利权)人：英飞凌科技弗拉斯有限责任两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]