專利名稱：閃存裝置及其驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種閃存裝置及其驅(qū)動(dòng)方法，特別是，涉及一種閃存裝置及其驅(qū)動(dòng)方法，其中該閃存裝置可通過(guò)在編程或擦除操作中使用增階脈沖編程(Incremental Step Pulse Programming，縮寫(xiě)為ISPP)結(jié)構(gòu)來(lái)改變初始脈寬或初始偏壓電平而縮短編程或擦除時(shí)間。
背景技術(shù)：
在如電子可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)和閃存的非易失性內(nèi)存裝置中，通過(guò)信道熱電子注入而將電子注入懸浮門以執(zhí)行數(shù)據(jù)編程操作的非或(NOR)型非易失性內(nèi)存裝置已被廣泛地應(yīng)用。該NOR型非易失性內(nèi)存裝置由于電流限制而以字節(jié)為單位，亦即，以平行方式一次編程八個(gè)存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)，因此不利于編程速度。近來(lái)，通過(guò)Fowler-Nordheim(FN)穿隧作用而將電子注入懸浮門以執(zhí)行數(shù)據(jù)編程操作并提供高容量及高集成性的與非(NAND)型閃存裝置已由于上述NOR型非易失性內(nèi)存裝置的問(wèn)題而被提出。因NAND型閃存裝置在數(shù)據(jù)編程操作中需要小操作電流，故很容易以芯片中的升壓電路對(duì)該NAND型閃存裝置供以電流，且該裝置很容易由單一電流所操作。據(jù)此，該NAND型式閃存裝置可以頁(yè)為單位在連接至選定字線的存儲(chǔ)單元上執(zhí)行數(shù)據(jù)編程操作，亦即共同對(duì)存儲(chǔ)單元編程，并因此而增快編程速度。
在該NAND型閃存裝置的數(shù)據(jù)編程操作中，若由步驟非齊性(heterogeneity)所引起的編程特性非齊性很嚴(yán)重的話，則連接至選定字線的存儲(chǔ)單元間的編程速度差會(huì)增大，并增加編程和驗(yàn)證操作的重復(fù)次數(shù)，而編程速度會(huì)因此降低。在此，由步驟非齊性所引起的編程速度非齊性會(huì)在選定字線的存儲(chǔ)單元間產(chǎn)生約為兩種的編程時(shí)間差。因此，在重復(fù)施加具有相同脈沖電壓值和相同脈沖時(shí)間寬度的單純編程脈沖方法中，必須執(zhí)行約100次的編程及驗(yàn)證操作。在此情況中，轉(zhuǎn)換編程以及驗(yàn)證操作的電壓所花費(fèi)的時(shí)間會(huì)遠(yuǎn)大于施加編程電壓所花費(fèi)的時(shí)間，且其會(huì)導(dǎo)致低編程速度。為解決上述問(wèn)題，必須將編程及驗(yàn)證操作的次數(shù)限制為10次左右。為此，一般的重復(fù)施加單純編程脈沖方法需要使用具有稍高脈沖電壓值的編程脈沖。然而，具有最高編程速度的存儲(chǔ)單元會(huì)被重復(fù)編程，因此編程門限電壓的非齊性會(huì)增加。
故為解決上述問(wèn)題，一種NAND型閃存裝置的新編程方法已被公開(kāi)在“95ISSCC(一種具有ISPP結(jié)構(gòu)的3.3V 32MbNAND閃存)p128～(95ISSCC(‘A3.3V 32Mb NAND Flash Memory with ISPP scheme’))”中，且其可限制編程及驗(yàn)證操作的次數(shù)而不會(huì)增加編程門限電壓的非齊性。根據(jù)ISPP結(jié)構(gòu)，當(dāng)重復(fù)執(zhí)行編程操作時(shí)，施加于選定字線的高編程電壓被設(shè)為根據(jù)編程操作次數(shù)的增加量而逐漸增大的可變電壓值，而施加于位線的電壓則被設(shè)為與編程操作次數(shù)無(wú)關(guān)的預(yù)定電壓值。因此，當(dāng)執(zhí)行數(shù)據(jù)編程操作時(shí)，編程電壓差會(huì)依編程操作次數(shù)增加而逐漸增大。
在使用ISPP結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)編程操作中，存儲(chǔ)單元根據(jù)編程操作次數(shù)的增加量而被編程。即使編程門限電壓增加，逐漸增大的編程字線電壓仍可補(bǔ)償懸浮門電位的降低。故施加于存儲(chǔ)單元的隧道氧化膜的電場(chǎng)會(huì)永遠(yuǎn)保持恒量。
然而，如圖1A和圖1B所示，在編程或擦除操作中固定地對(duì)所有的頁(yè)施加初始脈寬或初始偏壓電平。在編程或擦除特性因步驟改變或循環(huán)改變而衰退的情況下，則在施加初始編程或擦除脈沖的過(guò)程中單元的門限電壓幾乎不會(huì)改變。因此，整個(gè)編程或擦除時(shí)間會(huì)增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)一種閃存裝置及其驅(qū)動(dòng)方法，所述閃存裝置可通過(guò)在編程或擦除操作中使用ISPP結(jié)構(gòu)來(lái)改變初始脈寬或初始偏壓電平而縮短編程或擦除時(shí)間。
此外，本發(fā)明針對(duì)一種閃存裝置及其驅(qū)動(dòng)方法，所述閃存裝置可通過(guò)存儲(chǔ)在編程或擦除操作中用于通過(guò)至少一位的第一頁(yè)單元的脈寬或偏壓電平，并在隨后的編程或擦除操作中使用所存儲(chǔ)的脈寬或偏壓電平當(dāng)做初始脈寬或初始偏壓電平而縮短整個(gè)編程或擦除時(shí)間。
本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種閃存裝置，所述閃存裝置包含存儲(chǔ)單元；脈沖信息寄存器，用于存儲(chǔ)脈沖電平信息；控制器，用于根據(jù)編程命令而產(chǎn)生第一控制信號(hào)，并根據(jù)存儲(chǔ)單元的編程狀態(tài)產(chǎn)生第二控制信號(hào)；脈沖計(jì)數(shù)器，用于根據(jù)來(lái)自控制器的第一控制信號(hào)而自脈沖信息寄存器接收脈沖電平信息，并根據(jù)所述信息而執(zhí)行計(jì)數(shù)操作；脈沖產(chǎn)生器，用于通過(guò)根據(jù)來(lái)自脈沖計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)信號(hào)確定脈沖電平而產(chǎn)生預(yù)定脈沖，并根據(jù)來(lái)自控制器的第二控制信號(hào)而對(duì)存儲(chǔ)單元施加脈沖；感測(cè)放大器，用于驗(yàn)證存儲(chǔ)單元的編程狀態(tài)，并在至少一位的對(duì)應(yīng)單元的單元達(dá)到驗(yàn)證電平時(shí)產(chǎn)生通過(guò)標(biāo)志；以及邏輯單元，用于通過(guò)邏輯組合通過(guò)標(biāo)志以及通知脈沖信息寄存器是否具有初始值的初始標(biāo)志而產(chǎn)生更新標(biāo)志以更新存儲(chǔ)在脈沖信息寄存器中的脈沖電平。
該閃存裝置最好使用偏壓電平來(lái)代替脈沖電平，且該閃存裝置最好用于擦除操作中而非編程操作中。
該閃存裝置最好還包括反相器，用于使所述初始標(biāo)志反相。
該邏輯單元最好包括與非門。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種驅(qū)動(dòng)閃存裝置的方法，包含步驟將用于在編程操作中通過(guò)至少一位的第一頁(yè)單元的第一脈沖電平存儲(chǔ)為脈沖信息；在第二頁(yè)的編程操作中使用所述第一脈沖電平來(lái)當(dāng)做初始脈沖電平；通過(guò)存儲(chǔ)用于通過(guò)至少一位的第二頁(yè)單元的第二脈沖電平來(lái)更新所述脈沖信息；以及在隨后一頁(yè)通過(guò)使用已更新的脈沖信息來(lái)執(zhí)行編程操作，并通過(guò)存儲(chǔ)用于通過(guò)至少一位的一對(duì)應(yīng)頁(yè)單元的脈沖電平來(lái)更新所述脈沖信息。
驅(qū)動(dòng)該閃存裝置的方法最好使用偏壓電平來(lái)代替脈沖電平，且該方法最好用于擦除操作中而非編程操作中。


圖1A和圖1B為說(shuō)明使用ISPP結(jié)構(gòu)以執(zhí)行編程或擦除操作的一般脈寬和偏壓電平波形圖；圖2為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一種閃存裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖；以及圖3A和圖3B為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明而使用ISPP結(jié)構(gòu)以執(zhí)行編程或擦除操作的脈寬和偏壓電平的波形圖。
符號(hào)說(shuō)明110控制器120脈波計(jì)數(shù)器130脈波資訊暫存器
140脈波產(chǎn)生器150記憶體胞元160感測(cè)放大器170反及(NAND)閘180反向器ctrl1第一控制信號(hào)ctrl2第二控制信號(hào)具體實(shí)施方式
現(xiàn)在將參照附圖詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選具體實(shí)施例的閃存裝置及其驅(qū)動(dòng)方法。
圖2為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的閃存裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。該閃存裝置可通過(guò)存儲(chǔ)使用ISPP結(jié)構(gòu)以在編程或擦除操作中通過(guò)至少一位的一頁(yè)單元的脈寬或偏壓電平，并在隨后的編程或擦除操作中使用所存儲(chǔ)的脈寬或偏壓電平當(dāng)做初始脈寬或初始偏壓電平來(lái)縮短整個(gè)編程或擦除時(shí)間。
脈沖信息寄存器130會(huì)存儲(chǔ)初始脈寬或初始偏壓電平信息?？刂破?10根據(jù)編程或擦除命令而產(chǎn)生第一控制信號(hào)ctrl1，使得脈沖計(jì)數(shù)器120可由脈沖信息寄存器130接收初始脈寬或初始偏壓電平信息，并根據(jù)該信息而執(zhí)行計(jì)數(shù)操作。脈沖產(chǎn)生器140，根據(jù)來(lái)自脈沖計(jì)數(shù)器120的計(jì)數(shù)信號(hào)來(lái)確定脈寬或偏壓電平以產(chǎn)生脈沖。對(duì)存儲(chǔ)單元150施加脈沖產(chǎn)生器140所產(chǎn)生的脈沖或偏壓，以在存儲(chǔ)單元150上執(zhí)行編程或擦除操作。根據(jù)來(lái)自控制器110的第二控制信號(hào)ctrl2來(lái)確定對(duì)存儲(chǔ)單元150施加脈沖產(chǎn)生器140所產(chǎn)生的脈沖或偏壓。在對(duì)存儲(chǔ)單元150施加脈沖后，感測(cè)放大器160會(huì)感測(cè)存儲(chǔ)單元150的特性是否不同于目標(biāo)電平。在此，當(dāng)至少一位的對(duì)應(yīng)單元的單元達(dá)到驗(yàn)證電平并通過(guò)時(shí)，感測(cè)放大器160會(huì)產(chǎn)生一位通過(guò)標(biāo)志和編程或擦除狀態(tài)信號(hào)，并將編程或擦除狀態(tài)信號(hào)輸入控制器110。控制器110會(huì)根據(jù)該狀態(tài)信號(hào)而產(chǎn)生第二控制信號(hào)ctrl2，以確定對(duì)存儲(chǔ)單元150施加由脈沖產(chǎn)生器140所產(chǎn)生的脈沖或偏壓。另外，該通過(guò)標(biāo)志和通知被反相器180反相的脈沖信息寄存器130是否具有初始值的初始標(biāo)志會(huì)被輸入NAND 170。NAND門170會(huì)通過(guò)與非(NANDing)通過(guò)標(biāo)志和初始標(biāo)志而產(chǎn)生更新標(biāo)志。在脈沖信息寄存器130通過(guò)更新標(biāo)志而具有初始值的情況下，對(duì)應(yīng)脈寬或偏壓電平被更新。在隨后的編程或擦除操作中，該信息被用來(lái)當(dāng)作初始脈寬或初始偏壓電平，因此可省略不影響單元狀態(tài)的施加初始脈沖步驟。據(jù)此，整個(gè)執(zhí)行時(shí)間可通過(guò)根據(jù)單元的編程或擦除特性可編程地調(diào)整初始脈沖而縮短。
圖3A和圖3B為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明而使用ISPP結(jié)構(gòu)以執(zhí)行編程或擦除操作的脈寬和偏壓電平的波形圖。當(dāng)使用預(yù)定脈寬和預(yù)定偏壓電平以編程或擦除NAND型閃存裝置時(shí)，若用于通過(guò)存儲(chǔ)單元的預(yù)定區(qū)域的脈寬和偏壓電平，如，至少一位的第一頁(yè)單元為A，則A的信息會(huì)被存儲(chǔ)在脈沖信息寄存器中。其后，施加A的脈寬和偏壓電平以編程或擦除第二頁(yè)。若用于通過(guò)至少一位的第二頁(yè)單元的脈寬和偏壓電平為B，則B的信息會(huì)被存儲(chǔ)在脈沖信息寄存器中。亦即，用于通過(guò)至少一位的一頁(yè)單元的脈寬和偏壓電平信息會(huì)在脈沖信息寄存器中更新并被用來(lái)編程或擦除隨后一頁(yè)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，該閃存裝置可通過(guò)循環(huán)和通過(guò)存儲(chǔ)使用ISPP結(jié)構(gòu)以在編程或擦除操作中通過(guò)至少一位的第一頁(yè)單元的脈寬或偏壓電平，并在隨后的編程或擦除操作中使用存儲(chǔ)的脈寬或偏壓電平來(lái)當(dāng)作初始脈寬或初始偏壓電平，而縮短整個(gè)編程或擦除時(shí)間并改善可靠度。
雖然結(jié)合附圖中說(shuō)明的本發(fā)明的實(shí)施例而說(shuō)明本發(fā)明，但是本發(fā)明并不被局限于此。很顯然，在不偏離本發(fā)明的發(fā)明范圍及精神的情況下，本技術(shù)領(lǐng)域人員可對(duì)本發(fā)明作出各種替代、修改和改變。
權(quán)利要求
1.一種閃存裝置，包含存儲(chǔ)單元；脈沖信息寄存器，用于存儲(chǔ)脈沖電平信息；控制器，用于根據(jù)編程命令產(chǎn)生第一控制信號(hào)，并根據(jù)所述存儲(chǔ)單元的編程狀態(tài)產(chǎn)生第二控制信號(hào)；脈沖計(jì)數(shù)器，用于根據(jù)來(lái)自所述控制器的第一控制信號(hào)而自所述脈沖信息寄存器接收脈沖電平信息，并根據(jù)所述信息而執(zhí)行計(jì)數(shù)操作；脈沖產(chǎn)生器，用于根據(jù)來(lái)自所述脈沖計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)信號(hào)來(lái)決定脈沖電平以產(chǎn)生預(yù)定脈沖，并根據(jù)來(lái)自所述控制器的第二控制信號(hào)而對(duì)存儲(chǔ)單元施加所述脈沖；感測(cè)放大器，用于驗(yàn)證所述存儲(chǔ)單元的編程狀態(tài)，并在至少一位的對(duì)應(yīng)單元的單元達(dá)到驗(yàn)證電平時(shí)產(chǎn)生通過(guò)標(biāo)志；以及邏輯單元，用于通過(guò)邏輯組合通過(guò)標(biāo)志以及通知脈沖信息寄存器是否具有初始值的初始標(biāo)志而產(chǎn)生更新標(biāo)志來(lái)更新存儲(chǔ)在所述脈沖信息寄存器中的脈沖電平。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其使用偏壓電平來(lái)代替脈沖電平。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其用于擦除操作中而非編程操作中。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括反相器以使初始標(biāo)志反相。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述邏輯單元包括與非門。
6.一種驅(qū)動(dòng)閃存裝置的方法，包括步驟存儲(chǔ)在編程操作中用于通過(guò)至少一位的第一頁(yè)單元的第一脈沖電平以作為脈沖信息；在第二頁(yè)的編程操作中使用所述第一脈沖電平作為一初始脈沖電平；通過(guò)存儲(chǔ)用于通過(guò)至少一位的第二頁(yè)單元的第二脈沖電平來(lái)更新所述脈沖信息；以及通過(guò)使用所更新的脈沖信息在隨后一頁(yè)執(zhí)行編程操作，并存儲(chǔ)用于通過(guò)至少一位的對(duì)應(yīng)頁(yè)單元的脈沖電平以更新脈沖信息。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其使用偏壓電平來(lái)代替脈沖電平。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其用于擦除操作中而非編程操作中。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種閃存裝置及其驅(qū)動(dòng)方法，其中所述閃存裝置可通過(guò)循環(huán)和通過(guò)存儲(chǔ)使用ISPP結(jié)構(gòu)以在編程或擦除操作中通過(guò)至少一位的第一頁(yè)單元的脈寬或偏壓電平，并在隨后的編程或擦除操作中使用所存儲(chǔ)的脈寬或偏壓電平來(lái)當(dāng)作初始脈寬或初始偏壓電平，而縮短整個(gè)編程或擦除時(shí)間并改善可靠度。
文檔編號(hào)G11C16/34GK1697084SQ200510006340
公開(kāi)日2005年11月16日 申請(qǐng)日期2005年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月14日
發(fā)明者王鐘鉉 申請(qǐng)人:海力士半導(dǎo)體有限公司