用于非易失性存储器的粗略/精细编程的可变电流吸收制造技术

通过首先执行一粗略编程过程并随后执行一精细编程过程来编程一非易失性存储器装置。通过使用一有效的检验方案来增强所述粗略／精细编程方法，所述有效的检验方案允许为所述粗略编程过程检验一些非易失性存储器单元，而为所述精细编程过程检验其它非易失性存储器单元。可使用电流吸收、电荷包计量或其它适当方法来完成所述精细编程过程。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术针对非易失性存储器技术。
技术介绍
半导体存储器装置已变得更加普及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式电话、数码相机、个人数字助理、移动计算装置、非移动计算装置和其它装置中。电子可擦除可编程只读存储器(EEPROM)和快闪存储器是最普及的非易失性半导体存储器之一。EEPROM和快闪存储器均利用定位在半导体衬底中的沟道区上方并与半导体衬底中的沟道区绝缘的浮动栅极。浮动栅极定位在源极区与漏极区之间。控制栅极提供在浮动栅极上方并与浮动栅极绝缘。晶体管的阈值电压由保留在浮动栅极上的电荷量控制。也就是说，在晶体管接通之前必须施加到控制栅极以允许其源极与漏极之间的传导的电压的最小量由浮动栅极上的电荷电平控制。一些EEPROM和快闪存储器装置具有用来存储两个范围的电荷的浮动栅极，且因此，可在两个状态之间编程/擦除存储器单元。当编程EEPROM或快闪存储器装置时，通常将编程电压施加到控制栅极，且位线接地。来自沟道的电子注入到浮动栅极中。当电子聚集在浮动栅极中时，浮动栅极变得带有负电荷，且存储器单元的阈值电压升高。通常，施加到控制栅极的编程电压施加成一连串脉冲。脉冲的量值随着每一连续脉冲而增加预定的步长(例如，0.2v)。在脉冲之间的时段中，实施检验操作。也就是说，在连续编程脉冲之间读取并行编程的单元群组的每一单元的编程电平，以便确定其是否等于或大于其要编程达到的检验电平。一种检验编程方法是在特定比较点测试传导。通过将位线电压从0升高到Vdd(例如，2.5伏)，将检验为经充分编程的单元锁闭(例如)在NAND单元中，以便停止这些单元的编程过程。在一些情况下，脉冲的数目将受到限制(例如，20个脉冲)，且如果给定的存储器单元未由上一脉冲完全编程，那么认为有错误。在一些实施方案中，在编程之前擦除(以区块或其它单位)存储器单元。关于编程的更多的信息可参阅2003年3月5日申请的标题为“Self Boosting Technique”的美国专利申请案10/379,608；和2003年7月29日申请的标题为“Detecting Over ProgrammedMemory”的美国专利申请案10/629,068，两个申请案的全文均以引用的方式并入本文中。图1展示施加到快闪存储器单元的控制栅极(或者，在一些情况下为操纵栅极)的编程电压信号Vpgm。编程电压信号Vpgm包含随时间而增加量值的一连串脉冲。在编程脉冲开始时，将要编程的所有单元的位线(例如，连接到漏极)接地，藉此产生从栅极到沟道的电压差Vpgm 0v。一旦单元达到目标电压(通过编程检验)，则个别位线电压升高到Vdd，从而存储器单元处于编程抑制模式(例如，对于所述单元的编程停止)。通过识别由禁止电压范围(forbidden voltage range)分开的多个截然不同的允许阈值电压范围(allowed threshold voltage range)来实施多状态快闪存储器单元。例如，图2展示对应于三个位的数据的八个阈值范围(0、1、2、3、4、5、6、7)。其它存储器单元可使用多于八个阈值范围或少于八个阈值范围。每一截然不同的阈值电压范围对应于数据位集合的预定值。在一些实施方案中，使用格雷码(gray code)分配将这些数据值(例如，逻辑状态)分配到阈值范围，从而如果浮动栅极的阈值范围错误地转变为其相邻的实体状态，那么只有一个位将受到影响。编程到存储器单元中的数据与单元的阈值电压范围之间的特定关系取决于针对所述单元所采用的数据编码方案。例如，美国专利第6,222,762号和2003年6月13日申请的美国专利申请案第10/461,244号“Tracking CellsFor A Memory System”描述多状态快闪存储器单元的各种数据编码方案，两者的全文均以引用的方式并入本文中。如上所述，当编程快闪存储器单元时，在编程脉冲之间检验存储器单元以判定其是否达到目标阈值。一种检验方法是对应于目标阈值在字线处施加脉冲，并确定存储器单元是否接通。如果是，那么存储器单元已达到其目标阈值电压。对于快闪存储器单元阵列，并行地检验许多单元。对于多状态快闪存储器单元阵列，存储器单元将执行每一状态的检验步骤以确定存储器单元处于哪一状态。例如，能够以八个状态存储数据的多状态存储器单元可能需要执行七个比较点的检验操作。图3展示三个编程脉冲10a、10b和10c(图1中也描绘了其每一者)。编程脉冲之间为七个检验脉冲，以便执行七个检验操作。系统可基于七个检验操作来确定存储器单元的状态。在每一编程脉冲之后执行七个检验操作会减缓编程过程。一种减少检验的时间负担的方法是使用更有效的检验过程。例如，2002年12月5日申请的美国专利申请案序列号第10/314,055号“Smart Verify for Multi-State Memories”揭示了智能检验过程，所述专利申请案的全文以引用的方式并入本文中。在使用智能检验过程的编程/检验序列期间多状态存储器的写入序列的示范性实施例中，在过程开始时，在检验阶段期间仅检查选定存储器单元要编程达到的多状态范围中的最低状态(例如，图2的状态1)。一旦存储器单元的一者或一者以上达到第一存储状态(例如，图2的状态1)，则将多状态序列中的下一状态(例如，图2的状态2)添加到检验过程。此下一状态可在最快的单元达到序列中的前述状态时立即添加，或者，因为存储器通常设计成具有若干编程步骤以便在状态之间移动，所以在若干周期的延迟之后进行添加。延迟量可固定或使用基于参数的实施方案，所述基于参数的实施方案允许根据装置特性来设定延迟量。根据上文，在检验阶段继续将状态添加到正被检查的集合中，直到已添加最高状态为止。类似地，随着要达到这些电平的所有的存储器单元成功地检验为那些目标值并被锁闭而不进行进一步编程，可从检验集合中去除较低状态。除了以合理的速度编程以外，为了实现多状态单元的适当数据存储，多状态存储器单元的阈值电压电平的多个范围应彼此分开足够的余量(margin)，从而可以明确的方式编程并读取存储器单元的电平。另外，推荐紧密阈值电压分布。为了实现紧密阈值电压分布，通常已使用小编程步骤(small program step)，藉此更缓慢地编程单元的阈值电压。期望的阈值分布越紧密，则步骤越小，且编程过程越缓慢。一种实现紧密阈值分布而不会不合理地减缓编程过程的解决办法是使用两个阶段编程过程。第一阶段(粗略编程阶段)包含尝试以较快的方式升高阈值电压，并对于实现紧密阈值分布给予相对较少关注。第二阶段(精细编程阶段)尝试以较缓慢的方式升高阈值电压以便达到目标阈值电压，同时也实现较紧密的阈值分布。粗略/精细编程方法的实例可参阅以下专利文献2002年1月22日申请的美国专利申请案第10/051,372号“Non-Volatile Semiconductor Memory Device Adapted to Store A Multi-Valued Data in aSingle Memory Cell”；美国专利6,301,161；美国专利5,712,815；美国专利第5,220,531号；和美国专利第5,761,222号，前述专利文献的全文均以引用的方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于编程的设备，其包括：　　　　一非易失性存储元件，其具有一栅极和两个控制端子；和　　　　一可切换电流吸收装置，其与所述控制端子的一者通信，如果所述非易失性存储元件处于一粗略编程模式中，那么所述可切换电流吸收装置为所述控制端子的所述一者提供一粗略电流吸收，且如果所述非易失性存储元件处于一精细编程模式，那么为所述控制端子的所述一者提供一精细电流吸收。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-1-27 10/766,7861.一种用于编程的设备，其包括一非易失性存储元件，其具有一栅极和两个控制端子；和一可切换电流吸收装置，其与所述控制端子的一者通信，如果所述非易失性存储元件处于一粗略编程模式中，那么所述可切换电流吸收装置为所述控制端子的所述一者提供一粗略电流吸收，且如果所述非易失性存储元件处于一精细编程模式，那么为所述控制端子的所述一者提供一精细电流吸收。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述粗略电流吸收是一比所述精细电流吸收大的电流吸收。3.根据权利要求1所述的设备，其中所述可切换电流吸收装置包含一可在两个电流吸收模式中操作的单一电流吸收器。4.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括一读出电路，其与所述非易失性存储元件通信；和一编程模式指示电路，其基于所述读出电路而提供一指示所述非易失性存储元件是处于所述粗略编程模式还是所述精细编程模式的输出，所述可切换电流吸收装置与所述编程模式指示电路通信并基于一来自所述编程模式指示电路的输出而在所述粗略电流吸收与所述精细电流吸收之间切换。5.根据权利要求1所述的设备，其中所述可切换电流吸收装置包含一第一电流吸收单元，其提供所述粗略电流吸收；一第二电流吸收单元，其提供所述精细电流吸收；和一开关，其用于选择所述第一电流吸收单元或所述第二电流吸收单元。6.根据权利要求5所述的设备，其进一步包括一读出电路，其与所述非易失性存储元件通信；和一编程模式指示电路，其基于所述读出电路提供一指示所述非易失性存储元件是处于所述粗略编程模式还是所述精细编程模式的输出，所述开关与所述编程模式指示电路通信并基于来自所述编程模式指示电路的信息在所述第一电流吸收单元与所述第二电流吸收单元之间切换。7.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括一读出电路，其与所述非易失性存储元件通信；一编程模式指示电路，其基于所述读出电路而提供一指示所述非易失性存储元件是处于所述粗略编程模式还是所述精细编程模式的输出，所述可切换电流吸收装置与所述编程模式指示电路通信；和一选择电路，其与所述编程模式指示电路和所述读出电路通信，如果所述非易失性存储元件处于所述粗略编程模式，那么所述选择电路将一粗略参考信号提供到所述读出电路，且如果所述非易失性存储元件处于所述精细编程模式，那么将一精细检验信号提供到所述读出电路。8.根据权利要求7所述的设备，其中所述读出电路基于来自所述编程模式指示电路的输出，将所述粗略参考信号或所述精细参考信号与所述非易失性存储元件的数据进行比较，以便确定所述非易失性存储元件是否已达到一特定检验电平。9.根据权利要求8所述的设备，其中所述编程模式指示电路包含一存储单元，所述存储单元存储指示所述非易失性存储元件是处于所述粗略编程模式还是所述精细编程模式的数据。10.根据权利要求7所述的设备，其中所述读出电路包含电子电路以执行一位线放电分析，从而确定所述非易失性存储元件是否满足一检验要求。11.根据权利要求1所述的设备，其中所述两个控制端子是位线。12.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制端子的所述一者是一源极端子。13.根据权利要求1所述的设备，其中所述非易失性存储元件是一快闪存储器元件。14.根据权利要求1所述的设备，其中所述非易失性存储元件是一多状态快闪存储器元件。15.根据权利要求1所述的设备，其中所述非易失性存储元件是一多状态存储元件；且所述可切换电流吸收装置针对不同的状态向所述控制端子的所述一者提供不同的粗略电流吸收，并针对不同的状态向所述控制端子的所述一者提供不同的精细电流吸收。16.一种用于编程一非易失性存储元件的设备，其包括一读出电路，其与所述非易失性存储元件通信；一编程模式指示电路，其基于所述读出电路而提供一指示所述非易失性存储元件是处于一粗略编程模式还是一精细编程模式的输出；和一可切换电流吸收装置，其与所述编程模式指示电路和所述非易失性存储元件通信，如果所述非易失性存储元件处于所述粗略编程模式，那么所述可切换电流吸收装置电路为所述非易失性存储元件提供一粗略电流吸收，且如果所述非易失性存储元件处于所述精细编程模式，那么为所述非易失性存储元件提供一精细电流吸收。17.根据权利要求16所述的设备，其中所述粗略电流吸收是一大于所述精细电流吸收的电流吸收。18.根据权利要求15所述的设备，其中所述可切换电流吸收装置包含一可在两个电流吸收模式中操作的单一电流吸收器。19.根据权利要求16所述的设备，其中所述可切换电流吸收装置包含一第一电流吸收单元，其提供所述粗略电流吸收；一第二电流吸收单元，其提供所述精细电流吸收；和一开关，其用于选择所述第一电流吸收单元或所述第二电流吸收单元；且所述开关与所述编程模式指示电路通信并基于来自所述编程模式指示电路的信息而在所述第一电流吸收单元与所述第二电流吸收单元之间切换。20.根据权利要求16所述的设备，其中所述可切换电流吸收...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔C古特曼，尼玛穆赫莱斯，方玉品，
申请(专利权)人：桑迪士克股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]