用于改进编程速度的依据编程电压的编程时间调节制造技术

在非易失性存储器系统中，依据所需泵脉冲电压电平来调节分配用于编程脉冲的编程时间周期，以便减少将电荷存储元件编程为所需阈值电压所需的迭代泵脉冲的总数目。例如，可随着所需泵脉冲电压电平的增加而增加编程时间周期。此允许将编程脉冲的所述编程时间周期增加到对增加的充电时间进行补偿的值，所述增加的充电时间是较高振幅编程脉冲达到所需编程电压所需的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉友非易失性存储器系统，特定而言涉及具有编程时间控制的非易失 性存储器系统。
技术介绍
典型地，非易失性存储器的存储器单元或电荷存储元件(本文使用的两术语可互换: 是一次并行地以一部分或整行单元来编程。向选定行的存储器单元施加编程电压脉冲， 直到所述行中选定单元的每一者的阈值电压已被编程为编程循环中预定电压范围内的 值(可以是或可以不是单元的最后所需状态)。在每一编程循环中，以预定的时间间隔(例如周期性时间间隔)施加一时间序列的电压电平或振幅Vpgm的编程电压脉冲， 其中与序列中的前一编程脉冲的振幅相比，每一编程脉冲的振幅以固定电压步长 Vpgm(例如0.2伏特(V))递增。以上述方式进行编程的存储器单元或电荷存储元件的阵 列实例是NAND单元阵列。在编程电压脉冲之间的时间周期中，执行编程验证操作。即，在每一编程脉冲之 后，读取并行地被编程的每一电荷存储元件(例如电荷存储晶体管)的经编程电平，以 确定其是否不小于要被编程的验证电压电平。如果确定给定的电荷存储元件的阈值电 压已超过验证电压电平，那么可通过将特定电荷存储元件连接的位线的电压从低电压 (典型是0伏特)升高到高或禁止电平(典型是Vdd)来停止所述电荷存储元件的编程。并 行编程的其他电荷存储元件的编程会继续直到他们依序达到其验证电压电平。在每一 编程验证操作之后，如果仍然有并行编程的一个或一个以上电荷存储元件，其阈值电 压仍然未达到验证电压电平，那么编程脉冲的振幅可以预定的步长大小而增加，并再 次施加于并行编程的电荷存储元件，其再次后跟编程验证操作。如果在下一编程操作 之后，增加的编程脉冲仍然不会使并行编程的全部电荷存储元件的阈值电压达到验证 电压电平，那么编程脉冲的振幅可在下一时间间隔期间以相同的预定步长大小仍然再 次增加，且重复此过程直到并行编程的全部电荷存储元件的阈值电压达到验证电压电 平为止。此标示特定编程循环的结束。从以上说明显而易见，以上编程过程需要用后跟编程验证操作的编程脉冲重复地 编程单元。因此，此过程可能耗时。因此，需要施加每一编程脉冲的编程时间具有短 持续时间以使得存储器单元或电荷存储元件可在尽可能短时间内被编程为所需阈值电 压。虽然可釆用较大或较少数目的脉冲以将元件编程为任何特定的阈值电压，但是， 图2A中图解说明用来编程电荷存储元件的编程脉冲的时间序列，其中显示13个所述 连续脉冲。电压脉冲可以例如15伏特的初始编程脉冲电平开始且针对每一脉冲以例如 0.2伏特的预定步长大小而增加。在图2A中，其图解说明序列中用来编程电荷存储元件的编程脉冲具有大致垂直 前缘与尾缘。实际上，编程脉冲的脉冲形状是不同于所显示的那些脉冲形状，因为通 常电荷泵需要充电时间以将电压输出从参考电压电平增加到所需Vpgm电平，且脉冲 需要时间周期以在脉冲的尾缘处降回到参考电平。在图1和2B中对此进行图解说明。如图1中所示，在时间t0处，电荷泵开始从例如接地电平的开始参考电平增加电 压输出，并将所述输出施加于选定的控制栅极线或字线。然而，如图l中所示，直到 时间tl电荷泵的输出才达到有效改变晶体管阈值电压的所需电压电平Vpgm。在电荷 泵的输出在时间tl处达到所需电压电平之后，维持此电压电平直到标示时间周期的结 束时间t2，在所述时间周期中电荷泵的输出维持在所需编程电压电平Vpgm。其后， 电荷泵输出会在时间t3之前下降回到参考电平。因此，分配用于编程所述控制栅极线 或字线的总编程时间是三个时间周期中的二者的和t0-tl (或T)和tl-12，且在t3之 后存储器进行到下一编程脉冲或编程验证。时间周期t0-tl或T是电荷泵所需以传递所 需编程电压电平Vpgm的充电时间。时间周期tl-t2是脉冲宽度，其是有效编程时间， 在此期间选定的控制栅极线或字线电压斜坡上升到所需Vpgm电平，从而有效改变电荷存储元件的阈值电压。因此，关于图2A，标示1到13的13个脉冲的每一者实际上具有类似于图1所 示的形状。如图2A中所图解说明，每次产生新的电荷泵脉冲时，需要由电荷泵传递 的Vpgm电平便会增加AVpgm，以使得所需编程电压或Vpgm电平从脉冲1到脉冲 13趋于渐高，如图2A中所示。如图2B中所示，与较低Vpgm相比，较高Vpgm电 平需要较长充电时间。在电荷泵控制的常规设计中，分配用于编程选定控制栅极线或字线的总编程时间 是固定的且不随着所需增加编程电压电平Vpgm而改变。此情况在图2B中进行了描 述。因此，关于图2A和图2B，对于图2A中的脉冲1而言，所需由电荷泵传递处于 Vpgml的电压电平仍然相对较低以使得充电时间Tl相对较短，从而在传统方案中留 下固定编程时间的大部分可用时间来供电荷泵使控制栅极线或字线斜坡上升到所需电 压电平Vpgml。然而，对于脉冲5而言，需要由电荷泵传递的Vpgm5电平高于脉冲1 的Vpgml电平以使得需要较长充电时间T5，从而留下较短的可用时间来将在Vpgm5 电平处的斜坡上升电压施加于选定控制栅极线或字线，以有效改变由所述线控制的电 荷存储元件的阈值电压。对于脉冲IO而言，所需电压泵脉冲电平VpgmlO还要高以使 得需要还要长的充电时间TIO，从而留下还要小的固定编程时间的可用一部分供在 VpgmIO的电荷泵输出来改变电荷存储元件的阈值电压。此表示随着所需电荷泵脉冲 的编程电压的增加，有效编程时间或脉冲宽度会变得越来越短，且因此，编程电荷存越无效。最终的结果是必须施加大量编程脉冲以对并 行编程的全部单元进行编程。因为其会减少存储器系统的效能，所以这不是所需要的。 以上编程操作既适用于多电平电荷存储元件，又适用于二元电平电荷存储元件或 存储器单元。对多电平电荷存储元件的以上编程和编程验证操作的图解说明在美国专利案号6,522,580中进行了描述，其以全文引用方式并入本文中。以上问题的一个解决方案是增加分配用于编程的固定时间以便即使处于高编程 电压，所分配的增加的编程时间也允许处于所需高Vpgm电平的电荷泵输出即使在增 加的充电时间之后保持在所述电平充分的时间，来改变电荷存储元件阈值电压。如以 上所述，为增加效能，需要最小化其中施加编程脉冲的每一编程循环的编程时间。因 为仅需在高编程电压(即，在高Vpgm电平)而不在低编程电压分配较长的编程时间， 因此在编程循环期间增加用于全部电荷泵脉冲的产生和施加的固定编程时间不是所需 的，因为其也增加了总的编程时间。因此，需要提供减少以上困难的非易失性存储器 系统。
技术实现思路
理想地，当要求电荷泵供应低到适中的编程脉冲电压输出时，在编程循环的开始 部分期间，需要所分配的编程时间周期尽可能的短。随着编程循环进展，当需要较高 振幅的编程电压时，需要使用较长的编程时间周期来代替最初使用的较短的时间周期。本专利技术基于当要求电荷泵供应高的编程脉冲电压输出时，可增加分配用于电压泵 脉冲的编程时间周期的认知。在一个实施例中，多次调节分配用于施加电压泵脉冲的 编程时间为减少用于将电荷存储元件编程为预定状态(即，元件在阈值电压的预定范围 内的状态)的脉冲数目的值。在本实施例的一个实施案中，依据特定编程循环期间已由 电荷泵产生的编程脉冲数目控制所分配的编程时间。在本实施例的另一实施案中，依 据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对非易失性存储器系统进行编程的方法，所述系统包含多个电荷存储元件；所述方法包含：　在用于对所述多个电荷存储元件进行编程的编程循环期间，借助于电荷泵顺序地提供编程脉冲，其中所述脉冲中的至少某些脉冲的每一者的振幅相对于先前脉冲而增 加；及　响应于指示由所述电荷泵提供的所述脉冲的不同振幅的信号产生多个编程时间控制信号，所述编程时间控制信号致使分配用于向所述电荷存储元件施加所述编程脉冲的编程时间被多次调节到减少用于将所述多个电荷存储元件编程为预定状态的脉冲数目的值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-3-28 11/392,265;US 2006-3-28 11/391,8111、一种用于对非易失性存储器系统进行编程的方法，所述系统包含多个电荷存储元件；所述方法包含在用于对所述多个电荷存储元件进行编程的编程循环期间，借助于电荷泵顺序地提供编程脉冲，其中所述脉冲中的至少某些脉冲的每一者的振幅相对于先前脉冲而增加；及响应于指示由所述电荷泵提供的所述脉冲的不同振幅的信号产生多个编程时间控制信号，所述编程时间控制信号致使分配用于向所述电荷存储元件施加所述编程脉冲的编程时间被多次调节到减少用于将所述多个电荷存储元件编程为预定状态的脉冲数目的值。2、 如权利要求1所述的方法，其中所述产生产生多个指示器信号，所述指示器 信号指示所述电荷泵在所述编程循环期间提供到所述电荷存储元件的所述脉冲的数目 或振幅，在不使用所述电荷泵的任何输出的振幅的情况下产生所述指示器信号。3、 如权利要求2所述的方法，其中所述多个指示器信号指示所述电荷泵在所述编程循环期间提供到所述电荷存储元件的编程脉冲数目。4、 如权利要求3所述的方法，其中响应于所述指示器信号产生所述编程时间控 制信号，以致使分配用于施加所述编程脉冲的所述编程时间针对所述电荷泵在所述编 程循环的至少一部分期间提供到所述电荷存储元件的每n数目的编程脉冲而增加，其 中n是正整数。5、 如权利要求4所述的方法，其中n具有值l。6、 如权利要求4所述的方法，其中在所述编程循环期间在已提供预定数目的脉 冲用于编程所述多个电荷存储元件之后，针对所述电荷泵提供的每n数目的编程脉冲 而增加分配用于施加所述编程脉冲的所述编程时间。7、 如权利要求6所述的方法，其中在所述编程循环期间直到已提供所述预定数 目的编程脉冲用于编程所述多个电荷存储元件之后才增加分配用于施加所述编程脉冲 的所述编程时间。8、 如权利要求3所述的方法，其中响应于所述电荷泵的输出而产生所述多个指 示器信号。9、 如权利要求2所述的方法，其中所述多个指示器信号指示所述电荷泵在所述 编程循环期间提供到所述电荷存储元件的编程脉冲的振幅，且其中不响应于所述电荷 泵的任何输出而产生所述多个指示器信号。10、 如权利要求9所述的方法，其中响应于所述指示器信号而产生的所述编程时 间控制信号致使分配用于施加所述编程脉冲的所述编程时间针对所述电荷泵在所述编 程循环的至少一部分期间提供到所述电荷存储元件的编程脉冲的振幅的每n个递增增 加而增加，其中n是正整数。11、 如权利要求IO所述的方法，其中n具有值l。12、 如权利要求10所述的方法，其中在所述编程循环期间已发生预定数目的编 程脉冲的振幅的递增增加之后，针对所述电荷泵提供的编程脉冲的振幅的每n个递增 增加而增加分配用于施加所述编程脉冲的所述编程时间。13、 如权利要求12所述的方法，其中在所述编程循环期间直到己发生所述预定 数目的编程脉冲的振幅的递增增加之后才增加分配用于施加所述编程脉冲的所述编程 时间。14、 如权利要求2所述的方法，其中不响应于所述电荷泵的输出而产生所述多个 指示器信号。15、 如权利要求2所述的方法，其中所述电荷泵响应于所述多个指示器信号而产 生所述编程脉冲。16、 一种用于对非易失性存储器系统进行编程的方法，所述系统包含多个电荷存 储元件；所述方法包含在用于对所述多个电荷存储元件进行编程的编程循环期间，借助于电荷泵顺序地 提供编程脉冲，其中所述脉冲中的至少某些脉冲的每一者的振幅相对于先前脉冲而增加；及产生至少一个指示器信号，所述指示器信号指示所述电荷泵提供的所述脉冲的振 幅，所述指示器信号是在不使用所述电荷泵的任何输出的振幅的情况下产生的；响应于所述指示器信号产生一个或一个以上编程时间控制信号，从而致使分配用 于向所述电荷存储元件施加所述编程脉冲的至少一个编程时间被调节到减少用于将所 述多个电荷存储元件编程为预定状态的脉冲数目的值。17、 如权利要求16所述的方法，其中所述至少一个指示器信号指示所述电荷泵 在所述编程循环期间提供到所述电荷存储元件的编程脉冲的数目或振幅。18、 如权利要求17所述的方法，其中响应于所述至少一个指示器信号而产生的 所述编程时间控制信号致使分配用于施加所述编程脉冲的所述编程时间针对所述电荷 泵在所述编程循环的至少一部分期间提供到所述电荷存储元件的每n数目的编程脉冲 而增加，其中n是正整数。19、 如权利要求18所述的方法，其中n具有值1。20、 如权利要求18所述的方法，其中在所述编程循环期间在已提供预定数目的 脉冲用于编程所述多个电荷存储元件之后，针对所述电荷泵提供的每n数目的编程脉 冲增加分配用于施加所述编程脉冲的所述编程时间。21、 如权利要求20所述的方法，其中在所述编程循环期间直到己提供所述预定 数目的脉冲用于编程所述多个电荷存储元件之后才增加分配用于施加所述编程脉冲的 所述编程时间。22、 如权利要求16所述的方法，其中响应于所述电荷泵的输出而产生所述至少 一个指示器信号。23、 如权利要求16所述的方法，其中所述至少一个指示器信号指示所述电荷泵提供到所述电荷存储元件的编程脉冲的振幅。24、 如权利要求23所述的方法，其中响应于所述指示器信号而产生的所述编程 时间控制信号致使分配用于施加所述编程脉冲的所述编程时间针对所述电荷泵在所述 编程循环的至少一部分期间提供到所述电荷存储元件的编程脉冲的振幅的每n个递增 增加而增加，其中n是正整数。25、 如权利要求24所述的方法，其中n具有值l。26、 如权利要求24所述的方法，其中在所述编程循环期间已发生预定数目的编 程脉冲的振幅的递增增加之后，针对所述电荷泵提供的编程脉冲的振幅的每n个递增 增加而增加分配用于施加所述编程脉冲的所述编程时间。27、 如权利要求26所述的方法，其中在所述编程循环期间直到已发生编程脉冲 的振幅的所述预定数目的递增增加之后才增加分配用于施加所述编程脉冲的所述编程 时间。28、 如权利要求16所述的方法，其中不响应于所述电荷泵的输出而产生所述至 少一个指示器信号。29、 如权利要求16所述的方法，其中所述至少一个指示器信号和所述一个或一 个以上编程时间控制信号致使分配用于向所述电荷存储元件施加所述编程脉冲的所述 编程时间在所述编程循环期间仅一次被调节到较高值，以便减少用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李希强，三轮彻，
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]