非易失性半导体存储器及将数据写入该存储器的方法技术

将数据写入非易失性半导体存储器的方法。如果第一位和第二位的最终态与其各自初始态相符，执行第一步，包括保持第一位和第二位的初始态。如果第一和第二位具有擦除的最终态且第一和第二位的初始态不是擦除，执行第二步，包括擦除第一和第二位。如果第一和第二位都不将从编程的初始态改变为擦除的最终态，执行第三步，包括如果第一位将从擦除的初始态变为编程的最终态则编程第一位，和／或如果第二位将从擦除的初始态变为编程的最终态则编程第二位。如果第一和第二位只有一个将从编程的初始态变为擦除的最终态，执行第四步，包括首先擦除第一和第二位，然后如果第一位在最终态为编程则编程第一位，或如果第二位在最终态为编程则编程第二位。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及非易失性半导体存储器及用于将数据写入到这种存储器中的方法。
技术介绍
快闪存储器是高密度非易失性存储器且可被分为数据快闪存储器和代码快闪存储器。数据快闪存储器通常用于存储大量数据并在每个区段中具有大量的存储单元。代码快闪存储器通常用于存储程序代码且需要较小存储器部分可被存取以进行读、写和擦除操作。可通过增加每单元存储的位数来增加快闪存储器的存储容量。氮化物可编程只读存储器(NROM)单元每单元可存储两位。图1示出了穿过现有技术中所公知的NROM单元的截面图。该单元的栅G连接到字线，两个源/漏区S/D连接到位线。在栅G下方是所谓的ONO层，其由顶氧化层TO、底氧化层BO和夹入顶氧化层TO和底氧化层BO之间的氮化层NL构成。电荷可被存储在接近第一源/漏区S/D的第一位置处和接近第二源/漏区S/D的第二位置处的氮化层NL中。NROM单元的沟道形成于第一源/漏区S/D和第二源/漏区S/D之间，并位于半导体衬底SB中ONO层的下方。可以与存储在其它位置中的电荷无关地调整存储在每个位置中的电荷量，从而可以在单个单元中存储第一位B1和第二位B2。对于每个位置，存储的电荷数量确定了单元该部分的阈电压值VTH。高阈值VTH对应于编程的状态，低阈值VTH对应于擦除的状态。读取第一位B1包括施加高和低阈值电压之间的栅电压并读出流过单元的电流，同时将例如0V的电势施加到第一源/漏区S/D和将1.5V的电势施加到第二源/漏区S/D。编程第一位B1包括例如将4.5V的电压施加到接近第一位B1的第一源/漏S/D，将0V的电压施加到第二源/漏S/D，和将9V电压施加到栅G，以使热电子从单元的沟道隧穿到氮化层NL中。擦除第一位B1包括通过例如将8V的电压施加到与第一位B1接近的第一源/漏S/D、浮接其它的源/漏S/D并将负电压施加到栅G的热空穴注入。对于读取、编程和擦除第二位B2，交换施加到第一和第二源/漏区S/D的电压。为了本专利技术的目的，图2中示出的符号用于表示具有栅接触G、两个源/漏接触S/D的NROM单元，并表示第一位B1和第二位B2可存储在单元中。将接近第一位B1的源/漏接触S/D称作第一源/漏接触，而将接近第二位B2的源/漏接触S/D称作第二源/漏接触。相同的参考标记S/D用于第一源/漏接触和第二源/漏接触，以表示该单元关于这些接触对称。为了小型化布局面积，通常使用所谓的“虚接地阵列”连接NROM单元，如图3中所示。沿着行和列设置一组存储单元MC，并将其连接至字线WL和位线BL。沿着行设置的存储单元MC的栅接触G通过字线WL连接。沿着列设置的存储单元MC的源/漏接触S/D连接至位线BL，在沿着行相邻的两个存储单元MC之间共用每个位线BL。通过在两个单元之间共用位线BL来代替每个单元具有两个位线，可降低存储器M所需的面积。借助于对应于其中存储单元MC所在的行和列的字线WL和位线BL可以寻址在阵列M中的存储单元MC中的每个第一位B1和第二位B2。当每次改变在标准快闪存储器中的存储单元MC的内容时，在还没有擦除将被编程的存储单元MC的情况下，进行区段对编程之前的块擦除或区段擦除。从其中存储单元共享共同的衬底和源的第一代快闪存储器即ETOX或浮置栅快闪存储器，就留下了该方法。结果，无论何时将擦除电压施加到源和/或衬底，擦除脉冲都并行地施加到共用相同衬底和源端子的所有单元。虽然提供了兼容性，但是该擦除和编程机理对于现代的快闪存储器还具有显著的缺点。由于每次要改变任一存储单元的内容时进行擦除操作，存储器的功耗高。而且，即使它们的内容不需要变化，也对所有单元进行擦除和编程周期。这不必要的周期降低了存储单元的寿命和存储器整体的可靠性。而且，由于每次将数据写入到存储器时至少进行擦除操作，因此降低了数据吞吐量。
技术实现思路
因此，在一方面，本专利技术提供了一种在较高的数据吞吐量、降低的功耗和提高的可靠性方面具有改善的存储性能的非易失性半导体存储器。本专利技术的实施例提供了一种用于将数据写入到非易失性半导体存储器中的方法。该半导体存储器包括多个存储单元、多条位线和多条字线。每个存储单元具有栅接触、第一源/漏接触和第二源/漏接触，并提供第一位和第二位的存储。在第一位和第二位中的每一个中，可存储编程的或擦除的状态。可沿着第一方向的行和沿着第二方向的列排置多个存储单元。在每行中，存储单元的栅接触耦合到多条字线的相应同一字线。在每行中，每个存储单元通过其源/漏接触中相应的那个耦合至相邻存储单元。在每列中，每个存储单元的源/漏接触耦合至多条位线的相应同一位线。第一存储单元和第二存储单元是沿着行相互相邻的存储单元，其中，通过执行步骤a)、b)、c)和d)的组中的一个步骤，将存储在第二存储单元的第一位中的初始状态和相应的第一存储单元的第二位中的初始状态改变成最终状态。如果第一位和第二位的最终状态与它们各自的初始状态相符则执行步骤a)，且该步骤包括保持第一位和第二位的初始状态。如果第一位和第二位都具有擦除的最终状态而第一位和第二位的初始状态不是被擦除则执行步骤b)，且该步骤包括擦除第一位和第二位。如果第一位和第二位都不从编程的初始状态改变为擦除的最终状态则执行步骤c)，且该步骤包括如果第一位将从擦除的初始状态改变为编程的最终状态则编程第一位，和如果第二位被从擦除的初始状态改变为编程的最终状态则编程第二位。最后，如果只有第一位或第二位中的一个将从编程的初始状态改变为擦除的最终状态则执行步骤d)，且该步骤包括首先擦除第一位和第二位，且然后，如果第一位在最终状态为编程则编程第一位，或如果第二位在最终状态为编程则编程第二位。代替必须擦除存储单元的整个区段以编程存储单元，将数据写入到存储器中的该方法具有人们可以寻址或将数据写入到只有两位那样小的存储器的一部分中的优点。而且，如果不需要改变存储单元的内容，则不需要对该单元进行擦除或编程操作。在不需要擦除操作以达到最终状态的情况下，可直接编程该单元而不需要首先对其进行擦除操作。而且，只在将被改变的位上进行编程操作，而在现有技术中，如果它们的初始状态被编程的话，则必需重编程与将改变的位一起擦除的所有位。优选地，在步骤b)和d)中，关于存储在半导体存储器中的所有其它位选择性地擦除第二存储单元的第一位和第一存储单元的第二位。优选地，在步骤b)和d)中选择性地擦除第一位和第二位包括将字线电势施加到连接第一存储单元的栅接触和第二存储单元的栅接触的字线；将高于字线电势的第二位线电势施加到耦合第一存储单元的第二源/漏接触和第二存储单元的第一源/漏接触的位线；和使连接第一存储单元的第一源/漏接触的位线的电势和连接第二存储单元的第二源/漏接触的位线的电势浮置。字线电势通常为负，而第二位线电势通常为正。优选地，在步骤b)和d)中擦除第一位和第二位包括如果第一位和第二位为擦除则进行测试，和重复擦除步骤直到第一位和第二位为擦除。以这种方式，可以证实，所述位确实存储了擦除状态。优选地，在步骤c)和d)中分别编程第一位和第二位，包括将字线电势施加到耦合第一存储单元的栅接触和第二存储单元的栅接触的字线，将比字线电势低的第二位线电势施加到耦合第一存储单元的第二源/漏接触和第二存储单元的第一源/漏接触的位线；如果第二存储单元中的第一位将被编程本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将数据写入非易失性半导体存储器的方法，该半导体存储器包括同时擦除的第一位和第二位，其中，通过执行步骤ａ）、ｂ）、ｃ）和ｄ）的组中的一个步骤将存储在第一位中和第二位中的初始状态改变为最终状态，其中该方法包括：ａ）如果第一位和第二位的最终状态都与它们各自的初始状态相符，则保持第一位和第二位的初始状态；ｂ）如果第一位和第二位都具有擦除的最终状态而第一位或第二位的初始状态不是擦除，则擦除第一位和第二位；ｃ）如果第一位和第二位都不将从编程的初始状态改变为擦除的最终状态，则如果第一位将从擦除的初始状态改变为编程的最终状态，编程第一位，和／或如果第二位将从擦除的初始状态改变为编程的最终状态，编程第二位；和ｄ）如果第一位和第二位中仅一位将从编程的初始状态改变为擦除的最终状态，则首先擦除第一位和第二位，然后如果第一位在最终状态为编程，编程第一位，或如果第二位在最终状态为编程，编程第二位。

【技术特征摘要】
US 2005-5-11 11/1270221.一种用于将数据写入非易失性半导体存储器的方法，该半导体存储器包括同时擦除的第一位和第二位，其中，通过执行步骤a)、b)、c)和d)的组中的一个步骤将存储在第一位中和第二位中的初始状态改变为最终状态，其中该方法包括a)如果第一位和第二位的最终状态都与它们各自的初始状态相符，则保持第一位和第二位的初始状态；b)如果第一位和第二位都具有擦除的最终状态而第一位或第二位的初始状态不是擦除，则擦除第一位和第二位；c)如果第一位和第二位都不将从编程的初始状态改变为擦除的最终状态，则如果第一位将从擦除的初始状态改变为编程的最终状态，编程第一位，和/或如果第二位将从擦除的初始状态改变为编程的最终状态，编程第二位；和d)如果第一位和第二位中仅一位将从编程的初始状态改变为擦除的最终状态，则首先擦除第一位和第二位，然后如果第一位在最终状态为编程，编程第一位，或如果第二位在最终状态为编程，编程第二位。2.根据权利要求1的方法，其中在步骤b)和d)中，关于存储在半导体存储器中的所有其它位选择性地擦除第一位和第二位。3.根据权利要求1的方法，其中半导体存储器包括多个存储单元多条位线；和多条字线；其中每个存储单元包括栅接触、第一源/漏接触和第二源/漏接触，并提供用于第一位和第二位的存储，第一位和第二位每个可处于编程状态或擦除状态；以沿着第一方向的行和以沿着第二方向的列排置该多个存储单元；在每一行中，存储单元的栅接触耦合至该多条字线的相应同一字线；在每一行中，每个存储单元通过其源/漏接触中相应的一个接触耦合至相邻存储单元；在每一列中，每个存储单元的源/漏接触耦合至该多条位线的相应同一位线；第一存储单元和第二存储单元是沿着行相互相邻的存储单元，以使第一存储单元的第一源/漏耦合至第二存储单元的第一源/漏，并以使第一存储单元的栅接触通过字线之一耦合至第二存储单元的栅接触；并且第一位存储在第一存储单元中与第一源/漏相邻，和第二位存储在第二存储单元中与第二源/漏相邻。4.根据权利要求3的方法，其中存储单元包括氮化物可编程只读存储单元。5.根据权利要求3的方法，其中在步骤b)和d)中，相对于存储在半导体存储器中的所有其它位选择性地擦除第一位和第二位。6.根据权利要求5的方法，其中选择性地擦除第一位和第二位包括将字线电势施加到字线，该字线耦合第一存储单元的栅接触和第二存储单元的栅接触；将高于字线电势的第二位线电势施加到位线，该位线耦合第一存储单元的第一源/漏接触和第二存储单元的第一源/漏接触；和使耦合第一存储单元的第二源/漏接触的位线的电势和连接第二存储单元的第二源/漏接触的位线的电势浮置。7.根据权利要求6的方法，其中在步骤b)和d)中擦除第一位和第二位包括i)擦除第一位和第二位；ii)测试第一位和第二位是否为擦除；和iii)如果需要的话，重复步骤i)和ii)，直到第一位和第二位为擦除。8.根据权利要求3的方法，其中在步骤c)和d)中编程第一位和/或第二位包括将字线电势施加到字线，该字线耦合第一存储单元的栅接触和第二存储单元的栅接触；将低于字线电势的第二位线电势施加到位线，该位线耦合第一存储单元的第一源/漏和第二存储单元的第一源/漏；如果第二位将在最终状态为编程，则将低于第二位线电势的第三位线电势施加到耦合至第二存储单元的第二源/漏的位线，并使耦合至第一存储单元的第二源/漏的位线的电势浮置；和如果第一位将在最终状态为编程，则将低于第二位线电势的第一位线电势施加到耦合至第一存储单元的第二源/漏接触的位线，并使耦合至第二存储单元的第二源/漏的位线的电势浮置。9.根据权利要求8的方法，其中编程第一位和/或第二位包括i)编程第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：FM布拉尼，L德安布罗吉，
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]