專利名稱：為閃存裝置設(shè)定編程起始偏壓的方法和使用它的編程方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種閃存裝置，并更特別地，涉及一種使用增量步幅脈沖編程(ISPP)方案為NAND閃存裝置設(shè)定編程起始偏壓的方法、以及一種使用該編程起始偏壓設(shè)定方法編程N(yùn)AND閃存裝置的方法。

背景技術(shù)：
通常，NAND閃存包括一串以串聯(lián)連接的單元。該串可以包括一串或更多串選擇晶體管。通過(guò)如Fowler-Nordheim(F-N)隧道效應(yīng)(tunneling)的隧道效應(yīng)，執(zhí)行用于編程和/或擦除NAND閃存裝置的操作。特別地，用于編程N(yùn)AND閃存裝置的操作使用柵極與通道(channel)間的耦合。例如，要被編程的單元在柵極與通道間有相對(duì)大的電壓差，而不被編程的單元在柵極與通道間有相對(duì)小的電壓差。用于編程N(yùn)AND閃存裝置的操作還包含單元閾值電壓分布。
通常，使用增量步幅脈沖編程(ISPP)方案調(diào)整該單元閾值電壓分布。如圖1所示，根據(jù)該一般ISPP方案，以ΔV的步幅增量的起始偏壓開始，通過(guò)順續(xù)地施加偏壓執(zhí)行編程。即，首先用第一偏壓VISPP1作為起始偏壓執(zhí)行編程，然后用第二偏壓VISPP2執(zhí)行，該第二偏壓通過(guò)對(duì)第一偏壓VISPP1增加ΔV而得到。重復(fù)此過(guò)程直到施加最后偏壓VISPPn。在每個(gè)編程時(shí)段間用相對(duì)低的驗(yàn)證偏壓Vverify執(zhí)行編程驗(yàn)證處理。在現(xiàn)有技術(shù)中執(zhí)行這樣的ISPP編程抑制過(guò)編程(over-programming)的發(fā)生是已知的。過(guò)編程為因?yàn)椴糠志幊虇卧撝惦妷悍植汲^(guò)讀取電壓而使單元的讀取操作失敗的現(xiàn)象。
然而，如圖2所示，由于多種原因，使用該ISPP方案不可能避免單元閾值電壓分布的擴(kuò)大。特別地，單元閾值電壓分布220、230和240(其相比于理想的單元閾值電壓分布210是加寬的)可能由于如驗(yàn)證對(duì)讀取偏移、編程速度、背樣式(back pattern)依賴以及移動(dòng)?xùn)艠O耦合的寄生效應(yīng)(parasiticeffect)。另外，由于編程與擦除循環(huán)，所以該單元閾值電壓分布可移至右邊。單元閾值電壓分布的加寬或右移可能引起過(guò)編程現(xiàn)象，導(dǎo)致裝置的故障。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種使用ISPP方案為閃存裝置設(shè)定編程起始偏壓的方法，以防止過(guò)編程現(xiàn)象的發(fā)生，即使由于寄生效應(yīng)或循環(huán)單元閾值電壓分布已經(jīng)被加寬或移到右邊。
本發(fā)明的實(shí)施例也涉及一種用于使用上面的編程起始偏壓設(shè)定方法編程閃存裝置的方法。
在一個(gè)實(shí)施例中，用于根據(jù)ISPP方案為閃存裝置設(shè)定編程起始偏壓以執(zhí)行編程操作的方法包括使用第一編程電壓執(zhí)行預(yù)編程以改變選擇的晶體管的閾值電壓分布；檢測(cè)該改變的閾值電壓分布的最大閾值電壓電平；計(jì)算該檢測(cè)得的最大閾值電壓電平與目標(biāo)最大閾值電壓電平之間的差異；以及設(shè)定起始偏壓為通過(guò)將計(jì)算的差異加入第一編程電壓所得到的電壓。
在另一實(shí)施例中，用于根據(jù)ISPP方案編程閃存裝置以執(zhí)行編程操作的方法包括使用第一編程電壓執(zhí)行預(yù)編程以改變選擇的晶體管的閾值電壓分布；探測(cè)該改變的閾值電壓分布的最大閾值電壓電平；計(jì)算該測(cè)得的最大閾值電壓電平與目標(biāo)最大閾值電壓電平之間的差異；設(shè)定起始偏壓為通過(guò)將計(jì)算的差異加入第一編程電壓所得到的電壓；以及通過(guò)交替增加編程偏壓和用于編程驗(yàn)證的驗(yàn)證偏壓到選擇的晶體管來(lái)執(zhí)行編程，該編程偏壓是從起始偏壓開始增加預(yù)定電平。



圖1是圖示一般增量步幅脈沖編程(ISPP)方案的波形圖； 圖2是圖示由于寄生效應(yīng)的單元閾值電壓分布的加寬曲線圖； 圖3是圖示根據(jù)本發(fā)明用于為閃存裝置設(shè)定編程起始偏壓的方法的流程圖； 圖4圖示根據(jù)本發(fā)明根據(jù)在編程方法中使用的增量步幅脈沖編程(ISPP)方案的脈沖波形； 圖5和圖6是閾值電壓分布圖，圖示根據(jù)本發(fā)明用于設(shè)定編程起始偏壓的方法。

具體實(shí)施例方式 圖3是圖示根據(jù)本發(fā)明用于為閃存裝置設(shè)定編程起始偏壓的方法與使用它的編程方法的流程圖。圖4是圖示根據(jù)本發(fā)明根據(jù)在編程方法中使用的增量步幅脈沖編程(ISPP)方案的脈沖波形。
如圖3和4所示，首先以第一偏壓V1(步驟S310)執(zhí)行預(yù)編程。用來(lái)執(zhí)行預(yù)編程的第一偏壓V1具有大約13V到22V的范圍中的電平(例如，16V)。如果預(yù)編程以該方式執(zhí)行，則選擇的晶體管具有單元閾值電壓分布510，其具有如圖5所示的大小與寬度。形成該單元閾值電壓分布510以便包括0V。例如，當(dāng)以第一偏壓V1在13V到22V的范圍中的電平(例如，16V)執(zhí)行預(yù)編程時(shí)，該單元閾值電壓分布510的右邊部分如圖5中所示超過(guò)0V。
將獲得的單元閾值電壓分布520也可如圖5所示。該將獲得的單元閾值電壓分布520被預(yù)定義，以便具有特定過(guò)編程余量VM(例如，1V到3V的范圍中)。該余量VM是在循環(huán)后用來(lái)補(bǔ)償該電壓分布520移動(dòng)到單元閾值電壓分布530。即，預(yù)設(shè)單元閾值電壓分布520的最大閾值電壓電平設(shè)定為比讀取電壓540低大約1V到3V，該讀取電壓540由虛線顯示，電平在讀取操作期間施加到字線。
在某些情形下，該預(yù)設(shè)單元閾值電壓分布520的最大閾值電壓電平可基于編程驗(yàn)證電壓而設(shè)定。在此情況下，預(yù)定義單元閾值電壓分布520的最大閾值電壓電平可以設(shè)定等于通過(guò)將ISPP步幅偏壓ΔV加到編程驗(yàn)證電壓所得到的電壓電平。例如，如果該編程驗(yàn)證電壓為1V且ISPP步幅偏壓ΔV為0.5V，則該預(yù)設(shè)單元閾值電壓分布520的最大閾值電壓電平約為1.5V。
在執(zhí)行預(yù)編程之后，得到將獲得的(或希望的)單元閾值電壓分布520和由預(yù)編程而形成的單元閾值電壓分布510之間的偏差(deviation)(或差異)(Δ)(步驟320、330、340、350)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，首先執(zhí)行掃描處理以找出由預(yù)編程得到的單元閾值電壓分布510的最大閾值電壓電平。
特別地，施加掃描偏壓Vsi脈沖到如圖6所示的經(jīng)過(guò)預(yù)編程的晶體管(步驟320)。因?yàn)橛深A(yù)編程得到的閾值電壓分布510形成包括0V，所以掃描從0V開始由此掃描偏壓Vsi可以是0V。
在施加掃描偏壓Vsi的脈沖后，確定該編程是否已經(jīng)成功(即，其驗(yàn)證是否已通過(guò))(步驟330)。如果當(dāng)施加掃描偏壓Vsi的脈沖到選擇的晶體管的字線時(shí)沒(méi)有導(dǎo)通該選擇的晶體管，則確定編程成功。如果當(dāng)施加掃描偏壓Vsi的脈沖時(shí)導(dǎo)通該選擇的晶體管，則確定編程失敗。
如果確定編程已經(jīng)成功，則認(rèn)為施加的掃描偏壓Vsi的電平基本等于最大閾值電壓電平并且相應(yīng)地計(jì)算偏差Δ(步驟350)。然而，如果確定編程已經(jīng)失敗，則認(rèn)為最大閾值電壓電平還沒(méi)達(dá)到并將增量的掃描偏壓ΔVscan(例如，在0.05V到0.8V的電平上)加至掃描偏壓Vsi(步驟340)。然后過(guò)程回到步驟320。在該步驟施加的脈沖的偏壓為掃描偏壓Vsi與增量的掃描偏壓ΔVscan的和。然后再次確定編程是否已經(jīng)成功(步驟330)。如果編程已經(jīng)失敗，則重復(fù)將增量掃描偏壓ΔVscan加至掃描偏壓Vsi的步驟340、以及施加該增加的掃描偏壓脈沖的步驟320，直到編程成功。
在掃描由預(yù)編程形成的單元閾值電壓分布510的最大閾值電壓電平之后，計(jì)算將獲得的單元閾值電壓分布520的最大閾值電壓電平、與單元閾值電壓分布510的掃描的最大閾值電壓電平之間的偏差Δ(步驟350)。通過(guò)從將獲得的單元閾值電壓分布520的最大閾值電壓電平減去掃描的最大閾值電壓電平，可得到該偏差Δ。在得到偏差Δ之后，通過(guò)將該偏差Δ加到用于預(yù)編程中的第一偏壓V1而得到的電壓電平，被設(shè)定為如圖4中所示的起始偏壓VISPP1(步驟360)。
在步驟360設(shè)定起始偏壓VISPP1之后，使用具有該起始偏壓VISPP1的脈沖執(zhí)行編程(步驟370)。然后，執(zhí)行正常編程驗(yàn)證(步驟380)。特別地，施加驗(yàn)證電壓到選擇的晶體管的字線，以確定編程是否已經(jīng)適當(dāng)?shù)貓?zhí)行(步驟380)。如果確定編程已經(jīng)適當(dāng)?shù)貓?zhí)行并且因而單元的編程已經(jīng)成功，則單元的編程過(guò)程完成。然而，如果單元的編程已經(jīng)失敗，則步幅偏壓ΔV被加到起始偏壓VISPP1且第二偏壓VISPP2被設(shè)定為起始偏壓(步驟390)。該過(guò)程然后回到步驟370，以重復(fù)使用具有設(shè)定的第二偏壓VISPP2的脈沖的編程(步驟370)。該過(guò)程被重復(fù)直到所有單元都被適當(dāng)?shù)鼐幊虨橹埂?br> 由上述描述顯而易見，根據(jù)本發(fā)明為閃存裝置設(shè)定編程起始偏壓的方法與使用它的編程方法具有多種優(yōu)點(diǎn)。例如，相較于當(dāng)使用一般ISPP方案時(shí)，其可能由于需要相對(duì)短的掃描時(shí)間而降低整個(gè)編程時(shí)間。即使該單元閾值電壓分布已由循環(huán)而移到右邊時(shí)其可能抑制過(guò)編程現(xiàn)象的發(fā)生，因?yàn)樵O(shè)定起始偏壓，使得該單元閾值電壓分布具有足夠的余量。
盡管為了說(shuō)明的目的已經(jīng)公開本發(fā)明的上述實(shí)施例，但所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到各種修改、附加與替換是可能的，而不偏離如權(quán)利要求所公開的本發(fā)明的范圍和精神。
本申請(qǐng)要求2006年11月3日提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)10-2006-108441的優(yōu)先權(quán)，通過(guò)引用合并其全部。
權(quán)利要求
1.一種為閃存裝置設(shè)定編程起始偏壓的方法，該方法包含
使用第一編程電壓對(duì)選擇的存儲(chǔ)器單元執(zhí)行預(yù)編程；
在預(yù)編程之后，測(cè)量該選擇的存儲(chǔ)器單元的最高閾值電壓；
計(jì)算最高閾值電壓與目標(biāo)閾值電壓分布的目標(biāo)最高閾值電壓之間的差異；以及
通過(guò)將該差異加到第一編程電壓，設(shè)定起始偏壓以便編程操作。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括
在設(shè)定起始偏壓后，使用增量步幅脈沖編程(ISPP)方法實(shí)現(xiàn)編程操作。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中第一編程電壓是在13V到22V的范圍中。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中第一編程電壓是16V。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中執(zhí)行預(yù)編程使得最高閾值電壓超過(guò)0V。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中測(cè)量最高閾值電壓的步驟包括
在預(yù)編程之后，施加掃描偏壓到選擇的存儲(chǔ)器單元；以及
檢查選擇的存儲(chǔ)器單元通過(guò)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中檢查選擇的存儲(chǔ)器單元沒(méi)有通過(guò)，再檢查將步幅偏壓加到掃描偏壓的選擇的存儲(chǔ)器單元。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括
重復(fù)施加、檢查以及加上步幅偏壓直到選擇的存儲(chǔ)器單元通過(guò)。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中步幅偏壓是在0.05V到0.8V的電平。
10.如權(quán)利要求6所述的方法，其中掃描偏壓的初始電平為0V。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中設(shè)定目標(biāo)閾值電壓分布的最高閾值電壓，使得已經(jīng)由循環(huán)增加的閾值電壓分布的最高閾值電壓不超過(guò)用于讀取操作的讀取電壓。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中目標(biāo)閾值電壓分布的最高閾值電壓低于讀取電壓電平1V到3V。
13.一種用于編程閃存裝置的方法，該方法包括
使用第一編程電壓對(duì)選擇的存儲(chǔ)器單元執(zhí)行預(yù)編程；
在預(yù)編程之后，測(cè)量該選擇的存儲(chǔ)器單元的最高閾值電壓；
計(jì)算最高閾值電壓與目標(biāo)閾值電壓分布的目標(biāo)最高閾值電壓之間的差異；
通過(guò)將該差異加到第一編程電壓設(shè)定起始偏壓；
使用起始偏壓作為初始編程偏壓執(zhí)行編程操作；以及
驗(yàn)證選擇的存儲(chǔ)器單元。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中編程偏壓被多次施加，每次在編程后增加預(yù)定電平的編程偏壓被施加直到達(dá)到最后偏壓。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中每次在施加編程偏壓到選擇的存儲(chǔ)器單元之后，用于編程驗(yàn)證的驗(yàn)證偏壓施加到選擇的存儲(chǔ)器單元。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，其中第一編程電壓是在13V到22V的范圍中。
17.如權(quán)利要求13所述的方法，其中第一編程電壓是16V。
18.如權(quán)利要求13所述的方法，其中執(zhí)行預(yù)編程使得最高閾值電壓超過(guò)0V。
19.如權(quán)利要求11所述的方法，其中測(cè)量最高閾值電壓包括
在預(yù)編程后施加掃描偏壓到選擇的存儲(chǔ)器單元；
檢查選擇的存儲(chǔ)器單元通過(guò)；
當(dāng)選擇的存儲(chǔ)器單元沒(méi)有通過(guò)時(shí)，再檢查將步幅偏壓加到掃描偏壓的選擇的存儲(chǔ)器單元；
重復(fù)施加、檢查以及加上步幅偏壓直到選擇的存儲(chǔ)器單元通過(guò)。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中掃描偏壓的初始電平為0V。
21.如權(quán)利要求19所述的方法，其中步幅偏壓是在0.05V到0.8V的電平。
22.如權(quán)利要求12所述的方法，其中設(shè)定目標(biāo)閾值電壓分布的最高閾值電壓，使得已經(jīng)由循環(huán)增加的閾值電壓分布的最高閾值電壓不超過(guò)用于讀取操作的讀取電壓。
23.如權(quán)利要求12所述的方法，其中目標(biāo)閾值電壓分布的最高閾值電壓低于讀取電壓電平1V到3V。
全文摘要
提供一種為閃存裝置設(shè)定編程起始偏壓以執(zhí)行編程操作的方法。首先，該方法使用第一編程電壓執(zhí)行預(yù)編程以改變選擇的晶體管的閾值電壓分布，并且檢測(cè)改變的閾值電壓分布的最大閾值電壓電平。然后該方法計(jì)算檢測(cè)的最大閾值電壓電平與目標(biāo)最大閾值電壓電平之間的差異，并且設(shè)定起始偏壓到通過(guò)將計(jì)算的差異加到第一編程電壓所得到的電壓。
文檔編號(hào)G11C16/34GK101174471SQ200710184839
公開日2008年5月7日 申請(qǐng)日期2007年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月3日
發(fā)明者金淑景 申請(qǐng)人:海力士半導(dǎo)體有限公司