專利名稱:非易失性存儲(chǔ)器及用于在初始編程電壓的修整期間減少擦除/寫(xiě)入循環(huán)的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明大體來(lái)說(shuō)涉及非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器,例如電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器 (EEPROM)及快閃EEPROM,且具體來(lái)說(shuō)涉及確定各種存儲(chǔ)器單元群組的最佳初 始編程電壓。
背景技術(shù):
近來(lái),具有電荷非易失性存儲(chǔ)能力的固態(tài)存儲(chǔ)器(尤其是呈封裝為小形式因數(shù)卡 的EEPROM及快閃EEPROM形式的固態(tài)存儲(chǔ)器)已成為各種各樣的移動(dòng)及手持式裝 置(特別是信息用具及消費(fèi)者電子產(chǎn)品)中的首選存儲(chǔ)裝置。與同樣為固態(tài)存儲(chǔ)器的 RAM (隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)不同,快閃存儲(chǔ)器是非易失性的且即使在電力關(guān)斷之后仍 保留其存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。盡管快閃存儲(chǔ)器成本較高,但其越來(lái)越多地用于大容量存儲(chǔ)應(yīng)用 中?;谛D(zhuǎn)磁性媒體的常規(guī)大容量存儲(chǔ)裝置(例如,硬驅(qū)動(dòng)器及軟磁盤)不適用于 移動(dòng)及手持式環(huán)境。原因在于磁盤驅(qū)動(dòng)器往往較為笨重,易于發(fā)生機(jī)械故障,且具有 高延遲及高功率需求。這些不受歡迎的屬性使得基于磁盤的存儲(chǔ)裝置不能用于大多數(shù) 移動(dòng)及便攜式應(yīng)用中。另一方面,快閃存儲(chǔ)器,無(wú)論是嵌入式還是可抽換卡形式,均 可理想地適用于移動(dòng)及手持式環(huán)境中,因?yàn)槠渚哂写笮≥^小、功率消耗低、速度高及 可靠性高的特征。
EEPROM及電可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)是可被擦除并使新數(shù)據(jù)被寫(xiě)入或"編 程"到其存儲(chǔ)器單元中的非易失性存儲(chǔ)器。兩者均利用場(chǎng)效晶體管結(jié)構(gòu)中的浮動(dòng)(未 連接)導(dǎo)電柵極,所述浮動(dòng)導(dǎo)電柵極定位在半導(dǎo)體襯底中的溝道區(qū)上方、源極區(qū)與漏 極區(qū)之間。然后,在所述浮動(dòng)?xùn)艠O上方提供控制柵極。晶體管的閾值電壓特性由所述 浮動(dòng)?xùn)艠O上所保留的電荷量控制。也就是說(shuō),對(duì)于浮動(dòng)?xùn)艠O上的給定電荷級(jí),必須在 向所述控制柵極施加對(duì)應(yīng)的電壓(閾值)之后,晶體管才會(huì)被"接通"以準(zhǔn)許其源極 區(qū)與漏極區(qū)之間的傳導(dǎo)。
所述浮動(dòng)?xùn)艠O可保持電荷范圍,且因此可被編程為閾值電壓窗口內(nèi)的任何閾值電 壓電平。所述閾值電壓窗口的大小由裝置的最小及最大閾值電平來(lái)定界,而裝置的最 小及最大閾值電平又對(duì)應(yīng)于可被編程到浮動(dòng)?xùn)艠O上的電荷范圍。閾值窗口通常取決于 存儲(chǔ)器裝置的特性、操作條件及歷史。原則上,所述窗口內(nèi)每一不同的可解析閾值電 壓電平范圍可用于指定所述單元的確切存儲(chǔ)器狀態(tài)。
在通常的兩狀態(tài)EEPROM單元中,建立至少一個(gè)電流斷點(diǎn)級(jí)以將傳導(dǎo)窗口劃分為兩個(gè)區(qū)。在通過(guò)施加預(yù)定的固定電壓對(duì)單元進(jìn)行讀取時(shí),其源極/漏極電流會(huì)通過(guò) 與所述斷點(diǎn)級(jí)(或參考電流I^F)相比較而解析為存儲(chǔ)器狀態(tài)。如果所讀取的電流高 于所述斷點(diǎn)級(jí)的電流,那么可確定所述單元處于一個(gè)邏輯狀態(tài)(例如,"0"狀態(tài))。 另一方面,如果所述電流低于所述斷點(diǎn)級(jí)的電流,那么可確定所述單元處于另一邏輯 狀態(tài)(例如,"1"狀態(tài))。因此,此種雙狀態(tài)單元存儲(chǔ)一個(gè)數(shù)字信息位。經(jīng)常提供 可在外部編程的參考電流源作為存儲(chǔ)器系統(tǒng)的部分以產(chǎn)生斷點(diǎn)級(jí)電流。
為增加存儲(chǔ)器容量,隨著半導(dǎo)體技術(shù)狀態(tài)的進(jìn)步,正以越來(lái)越高的密度制作快閃 EEPROM裝置。用于增加存儲(chǔ)容量的另一方法是使每一存儲(chǔ)器單元存儲(chǔ)兩種以上狀 態(tài)。
對(duì)于多狀態(tài)或多級(jí)EEPROM存儲(chǔ)器單元,傳導(dǎo)窗口通過(guò)一個(gè)以上斷點(diǎn)劃分為兩 個(gè)以上區(qū),使得每一單元能夠存儲(chǔ)一個(gè)以上數(shù)據(jù)位。因此,給定EEPROM陣列可存 儲(chǔ)的信息隨著每一單元可存儲(chǔ)的狀態(tài)數(shù)量的增加而增加。具有多狀態(tài)或多級(jí)存儲(chǔ)器單 元的EEPROM或快閃EEPROM已說(shuō)明于第5,172,338號(hào)美國(guó)專利中。
通常通過(guò)兩種機(jī)制中的一種將充當(dāng)存儲(chǔ)器單元的晶體管編程為"經(jīng)編程"狀態(tài)。 在"熱電子注入"中,施加到漏極的高電壓使電子加速穿過(guò)襯底溝道區(qū)。同時(shí),施加 到控制柵極的高電壓將熱電子穿過(guò)薄的柵極電介質(zhì)拉到浮動(dòng)?xùn)艠O上。在"穿隧注入" 中,相對(duì)于襯底向控制柵極施加高電壓。以此方式,將電子從襯底拉到中間浮動(dòng)?xùn)艠O。
可通過(guò)若干機(jī)制來(lái)擦除存儲(chǔ)器裝置。對(duì)于EPROM,可通過(guò)紫外線輻射從浮動(dòng)?xùn)?極移除電荷來(lái)對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行整體擦除。對(duì)于EEPROM,可通過(guò)相對(duì)于控制柵極向襯 底施加高電壓以促使浮動(dòng)?xùn)艠O中的電子穿隧薄氧化物到達(dá)襯底溝道區(qū)(即,福勒-諾 德海姆(Fowler-Nordheim)穿隧)來(lái)對(duì)存儲(chǔ)單元進(jìn)行電擦除。通常,可逐字節(jié)地擦除 EEPROM。對(duì)于快閃EEPROM,可同時(shí)或每次一個(gè)或一個(gè)以上塊地電擦除存儲(chǔ)器, 其中塊可由存儲(chǔ)器的512個(gè)字節(jié)或更多構(gòu)成。
存儲(chǔ)器裝置通常包含可安裝于卡上的一個(gè)或一個(gè)以上存儲(chǔ)器芯片。每一存儲(chǔ)器芯 片包含由外圍電路(例如,解碼器及擦除、寫(xiě)入及讀取電路)支持的存儲(chǔ)器單元陣列。 較復(fù)雜的存儲(chǔ)器裝置通過(guò)外部存儲(chǔ)器控制器操作,所述外部存儲(chǔ)器控制器執(zhí)行智能及 較高級(jí)的存儲(chǔ)器操作及介接。
當(dāng)單元被編程為給定狀態(tài)時(shí),其經(jīng)歷連續(xù)的編程電壓脈沖,每次向浮動(dòng)?xùn)艠O添加 增量電荷。在脈沖之間,對(duì)所述單元進(jìn)行回讀或檢驗(yàn)以相對(duì)于斷點(diǎn)級(jí)確定其源極-漏 極電流。在電流狀態(tài)經(jīng)檢驗(yàn)達(dá)到所需狀態(tài)時(shí),編程停止。所使用的編程脈沖序列可具 有增加的周期或振幅以抵消編程到所述存儲(chǔ)器單元的電荷存儲(chǔ)單位中的累積電子。編 程電路通常向選定字線施加一系列編程脈沖。以此方式,可對(duì)其控制柵極連接到所述 字線的存儲(chǔ)器單元頁(yè)一同進(jìn)行編程。
為實(shí)現(xiàn)良好的編程性能,必須最佳地選擇初始編程電壓VrcM。及步長(zhǎng)。如果所述 初始編程電壓Vpc選擇得太低,那么其可需要過(guò)多數(shù)量的編程脈沖以達(dá)到目標(biāo)狀態(tài)。 另一方面,如果VpcMo選擇得太高,尤其在多狀態(tài)存儲(chǔ)器中,那么編程可在第一脈沖中超出目標(biāo)狀態(tài)。最佳初始編程電壓Vp(3M。將在幾個(gè)步驟中達(dá)到所述目標(biāo)狀態(tài)。最佳 Vpc3M。對(duì)制造偏差相當(dāng)敏感且傳統(tǒng)上在工廠通過(guò)測(cè)試來(lái)確定所述最佳VPC}M。。此是稱 作Vpc5M。修整的過(guò)程。
常規(guī)上,在從工廠發(fā)貨之前,設(shè)置專用存儲(chǔ)器測(cè)試器以并行測(cè)試若干存儲(chǔ)器芯片。 所述測(cè)試中的一者是確定最佳初始編程電壓(Vp(3M0修整)。因此,通過(guò)作為昂貴專 用機(jī)器的存儲(chǔ)器測(cè)試器來(lái)執(zhí)行常規(guī)VpcM。修整。此外,其往往以逐段方式測(cè)試每一子 線,在己完成對(duì)當(dāng)前一個(gè)字線的測(cè)試之后移動(dòng)到下一字線。以此方式,在編程循環(huán)中 對(duì)字線上的存儲(chǔ)器單元頁(yè)進(jìn)行編程以測(cè)試其是否可被編程為目標(biāo)圖案(例如,
"OOOO...O",其中"0"表示給定的經(jīng)編程狀態(tài))。所述編程循環(huán)通常使用來(lái)自第一
開(kāi)始編程電壓的一系列編程電壓脈沖。然后,在檢驗(yàn)操作中回讀所述頁(yè)以確定其是否 已被恰當(dāng)?shù)鼐幊虨槟繕?biāo)圖案。如果未經(jīng)編程檢驗(yàn),那么擦除單元的頁(yè)/字線且再次在 下一編程循環(huán)中以經(jīng)遞增的開(kāi)始編程電壓對(duì)其進(jìn)行重新編程。重復(fù)此過(guò)程直到所述頁(yè) 經(jīng)編程檢驗(yàn)。以此方式,所述確定可由使得所述頁(yè)能夠經(jīng)編程檢驗(yàn)的開(kāi)始編程電壓的 值組成。
可需要以增加的初始編程電壓針對(duì)多個(gè)編程循環(huán)進(jìn)行若干試驗(yàn)來(lái)獲得使得所述
頁(yè)能夠被恰當(dāng)編程的一個(gè)初始編程電壓??煽闯?,在常規(guī)Vp(3MQ修整中,在使用經(jīng)遞 增的開(kāi)始電壓執(zhí)行下一編程循環(huán)之前必須對(duì)頁(yè)進(jìn)行擦除。因此,在這些試驗(yàn)期間可多 次擦除攜載所述頁(yè)的存儲(chǔ)器單元的字線。此外,還對(duì)同一擦除塊中的所有其它字線進(jìn) 行擦除循環(huán)。
由于非易失性存儲(chǔ)器裝置每次進(jìn)行擦除/編程循環(huán)時(shí)所遭受的與耐用性相關(guān)的
力,所述裝置具有有限的使用壽命。舉例來(lái)說(shuō),快閃EEPROM裝置的耐用性是其經(jīng) 受給定數(shù)量的編程/擦除循環(huán)的能力。限制非易失性存儲(chǔ)器裝置的耐用性的物理現(xiàn)象 是電子在所述裝置的有源電介質(zhì)膜中的捕集。參照?qǐng)D2,在編程期間,穿過(guò)電介質(zhì)界 面從襯底向電荷存儲(chǔ)單位注入電子。類似地,在擦除期間,穿過(guò)電介質(zhì)界面從電荷存 儲(chǔ)單位抽取電子。在兩種情況下, 一些電子被所述電介質(zhì)界面捕集。被捕集的電子在 后續(xù)編程/擦除循環(huán)中與所施加的電場(chǎng)相對(duì),從而導(dǎo)致經(jīng)編程的閾值電壓變?yōu)檩^低的 值且導(dǎo)致經(jīng)擦除的閾值電壓變?yōu)檩^高的值。此可在閾值窗口的逐漸閉合中看出。所述 閾值窗口閉合是將實(shí)際耐用性限制為約104編程/擦除循環(huán)的東西。
在其中每一塊中存在許多字線的存儲(chǔ)器架構(gòu)中,多次擦除單元的字線將需要相同
次數(shù)地擦除同一塊中的剩余字線。如果還正在測(cè)試所述塊中的這些其它字線,那么擦 除所述塊的次數(shù)將以幾何學(xué)方式增長(zhǎng)。舉例來(lái)說(shuō),如果每一字線大約需要IO個(gè)試驗(yàn), 且每一塊中有64個(gè)字線,那么其將意味著所述塊將遭受總共640次的擦除循環(huán)。此 外,還執(zhí)行VpcMo修整以覆蓋若干其它變量。舉例來(lái)說(shuō),所述字線可攜載多個(gè)物理頁(yè) 以及多個(gè)邏輯頁(yè)。與核心區(qū)中的字線相比,塊邊界附近的字線可具有略微不同的編程
特性。這些變化又可使所需的修整數(shù)量成為10倍。因此,在工廠的常規(guī)VpGM修整可
消耗存儲(chǔ)器裝置的多達(dá)幾千個(gè)耐用性循環(huán)。在存儲(chǔ)器裝置到達(dá)消費(fèi)者之前,可耗盡多達(dá)其一半的使用壽命。
因此,普遍需要高性能且高容量的非易失性存儲(chǔ)器。特定來(lái)說(shuō),需要一種具有經(jīng) 最佳設(shè)定的開(kāi)始編程電壓而沒(méi)有過(guò)度地耐用性循環(huán)所述存儲(chǔ)器以確定所述電壓的損 失的非易失性存儲(chǔ)器。
發(fā)明內(nèi)容
具有減少的擦除循環(huán)的V吣M修整
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面,在具有組織為塊的存儲(chǔ)器單元陣列的非易失性存儲(chǔ)器
中,每一塊是用于存取可一同擦除的存儲(chǔ)器單元的字線塊,且每一字線包含可一同編
程的至少一個(gè)存儲(chǔ)器單元頁(yè),通過(guò)對(duì)塊中的類似字線的樣本進(jìn)行測(cè)試編程以獲得使得
每一相關(guān)聯(lián)頁(yè)/字線能夠被編程為指定圖案的個(gè)別開(kāi)始電壓的統(tǒng)計(jì)平均值來(lái)估計(jì)用于
對(duì)所述塊中的字線上的存儲(chǔ)器單元頁(yè)進(jìn)行編程的最佳開(kāi)始電壓。通過(guò)使所述樣本的所 有頁(yè)經(jīng)歷其中施加來(lái)自開(kāi)始編程電壓的一系列脈沖的編程循環(huán)來(lái)完成此操作。在所述
樣本的每一頁(yè)已進(jìn)行所述編程循環(huán)之后,移除已被編程檢驗(yàn)的頁(yè)/字線不做進(jìn)一步處 理且保存其相關(guān)聯(lián)的開(kāi)始編程電壓。然后,擦除所述塊使得可對(duì)所述樣本中還未經(jīng)檢 驗(yàn)的字線進(jìn)行重新編程,即經(jīng)歷下一編程循環(huán)(下一經(jīng)遞增的開(kāi)始電壓)。所述循環(huán) 繼續(xù),直到所述樣本中的所有字線經(jīng)編程檢驗(yàn)。然后,可從所述個(gè)別開(kāi)始編程電壓獲 得統(tǒng)計(jì)平均值以導(dǎo)出所述頁(yè)的最佳開(kāi)始編程電壓。
通過(guò)所說(shuō)明的方案測(cè)試塊中的字線的樣本具有減少塊擦除數(shù)量的優(yōu)點(diǎn)。彼此同相 地測(cè)試字線的樣本,使得當(dāng)在每一編程循環(huán)中完成所有字線的編程時(shí),那么一同對(duì)其 進(jìn)行擦除以準(zhǔn)備好進(jìn)行下一編程循環(huán)。與常規(guī)方案相比,此方案導(dǎo)致減少塊擦除的數(shù) 量且可導(dǎo)致一個(gè)數(shù)量級(jí)的節(jié)約。舉例來(lái)說(shuō),所述常規(guī)方案已通過(guò)每一編程循環(huán)之前的 塊擦除單獨(dú)地對(duì)每一字線進(jìn)行測(cè)試,而所述字線彼此不同步。然后,與一個(gè)字線的每
一編程循環(huán)相關(guān)聯(lián)的塊擦除也附加到樣本中的每一字線上。
根據(jù)對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的以下說(shuō)明將了解其額外特征及優(yōu)點(diǎn),應(yīng)結(jié)合附圖來(lái)閱 讀所述說(shuō)明。
圖1示意性地圖解說(shuō)明非易失性存儲(chǔ)器芯片的功能塊。
圖2示意性地圖解說(shuō)明非易失性存儲(chǔ)器單元。
圖3針對(duì)浮動(dòng)?xùn)艠O可在任何一個(gè)時(shí)刻選擇性地存儲(chǔ)的四個(gè)不同電荷Ql-Q4圖解
說(shuō)明源極-漏極電流lD與控制柵極電壓Vcc之間的關(guān)系。
圖4圖解說(shuō)明NOR存儲(chǔ)器單元陣列的實(shí)例。
圖5A示意性地圖解說(shuō)明組織為NAND串的存儲(chǔ)器單元串。
圖5B圖解說(shuō)明由NAND串(例如,圖5A中所示的NAND串)構(gòu)成的NAND
9存儲(chǔ)器單元陣列的實(shí)例。
圖6示意性地圖解說(shuō)明組織為可擦除塊的存儲(chǔ)器陣列的實(shí)例。
圖7圖解說(shuō)明呈施加到選定字線的階梯狀波形形式的一系列編程電壓脈沖。
圖8圖解說(shuō)明用以確定若干存儲(chǔ)器芯片的最佳初始編程電壓的典型測(cè)試設(shè)置。
圖9示意性地圖解說(shuō)明測(cè)試圖8中所示存儲(chǔ)器芯片中的一者以確定最佳初始編程
電壓的存儲(chǔ)器測(cè)試器的功能塊。
圖10圖解說(shuō)明根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的與圖8中所示存儲(chǔ)器芯片中的一者一同操作以 確定最佳初始編程電壓的替代存儲(chǔ)器測(cè)試器的功能塊。
圖11A是圖解說(shuō)明用于獲得存儲(chǔ)器裝置中給定類型的字線的所估計(jì)開(kāi)始編程電 壓的一般方案的流程圖。
圖11B更加詳細(xì)地圖解說(shuō)明圖11A中所示的選擇好塊的一個(gè)實(shí)施例。
圖12是圖解說(shuō)明確定字線上的頁(yè)的初始編程電壓的步驟的常規(guī)實(shí)施方案的流程圖。
圖13是大致圖解說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的用于估計(jì)來(lái)自塊內(nèi)的字線的樣本
的最佳開(kāi)始編程電壓的操作的流程圖。
圖14是圖解說(shuō)明圖13中所示的操作的具體實(shí)施方案的流程圖。
圖15圖解說(shuō)明在存儲(chǔ)器單元的頁(yè)的初始編程測(cè)試中使用的階梯狀波形。
圖16是圖解說(shuō)明使用圖15中所示的階梯狀波形掃描來(lái)確定VpGM修整的開(kāi)始編
程電壓的流程圖。
圖17是圖解說(shuō)明頁(yè)/字線的樣本的開(kāi)始編程電壓的多遍確定的流程圖。
圖18是圖解說(shuō)明獲得偏重于較快編程字線的VpcM修整值的方案的流程圖。
具體實(shí)施例方式
存儲(chǔ)器系統(tǒng)
圖1到圖7圖解說(shuō)明其中可實(shí)施本發(fā)明的各種方面的實(shí)例性存儲(chǔ)器系統(tǒng)。 圖1示意性地圖解說(shuō)明非易失性存儲(chǔ)器芯片的功能塊。存儲(chǔ)器芯片100包括二維 存儲(chǔ)器單元陣列200、控制電路210及例如解碼器、讀取/寫(xiě)入電路及多路復(fù)用器等外 圍電路。存儲(chǔ)器陣列200可由字線(參見(jiàn)圖2)經(jīng)由行解碼器230A及230B尋址且可 由位線(參見(jiàn)圖2)經(jīng)由列解碼器260A及260B尋址。讀取/寫(xiě)入電路270A及270B 允許并行地對(duì)存儲(chǔ)器單元頁(yè)進(jìn)行讀取或編程。在優(yōu)選實(shí)施例中,頁(yè)由共享同一字線的 相鄰行存儲(chǔ)器單元構(gòu)成。在另一實(shí)施例中,在一行存儲(chǔ)器單元被劃分為多個(gè)頁(yè)的情況 下,提供塊多路復(fù)用器250A及250B來(lái)將讀取/寫(xiě)入電路270A及270B多路復(fù)用到個(gè) 別頁(yè)。
控制電路210與讀取/寫(xiě)入電路270協(xié)作,以對(duì)存儲(chǔ)器陣列200執(zhí)行存儲(chǔ)器操作。 控制電路210通常包括狀態(tài)機(jī)212及其它電路(例如,芯片上地址解碼器及功率控制
10模塊(未明確顯示))。狀態(tài)機(jī)212提供對(duì)存儲(chǔ)器操作的芯片級(jí)控制。
存儲(chǔ)器陣列200通常組織為以行及列布置且可由字線及位線尋址的二維存儲(chǔ)器
單元陣列??筛鶕?jù)NOR類型或NAND類型的架構(gòu)形成所述陣列。
圖2示意性地圖解說(shuō)明非易失性存儲(chǔ)器單元。存儲(chǔ)器單元10可由具有電荷存儲(chǔ)
單位20 (例如,浮動(dòng)?xùn)艠O或電介質(zhì)層)的場(chǎng)效晶體管實(shí)施。存儲(chǔ)器單元10還包括源
極14、漏極16及控制柵極30。
存在許多當(dāng)今正在使用的在商業(yè)上成功的非易失性固態(tài)存儲(chǔ)器裝置。這些存儲(chǔ)器
裝置可采用不同類型的存儲(chǔ)器單元,其中每一類型存儲(chǔ)器單元具有一個(gè)或一個(gè)以上電
荷存儲(chǔ)元件。
典型的非易失性存儲(chǔ)器單元包括EEPROM及快閃EEPROM。第5,595,924號(hào)美 國(guó)專利中給出EEPROM單元的實(shí)例及其制造方法。第5,070,032、5,095,344、5,315,541、 5,343,063、 5,661,053、 5,313,421及6,222,762號(hào)美國(guó)專利中給出快閃EEPROM單元 的實(shí)例、其在存儲(chǔ)器系統(tǒng)中的使用及其制造方法。特定來(lái)說(shuō),第5,570,315、 5,903,495 及6,046,935號(hào)美國(guó)專利中說(shuō)明了具有NAND單元結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器裝置的實(shí)例。此外, 艾坦(Eitan)等人已在"NROM:新穎局部化捕集,2位非易失性存儲(chǔ)器單元(NROM: A Novel Localized Trapping, 2-Bit Nonvolatile Memory Cell) " , IEEE電子裝置快報(bào), 21巻,2000年11月11日,543-545頁(yè)及第5,768,192及6,011,725號(hào)美國(guó)專利中說(shuō)明 了利用電介質(zhì)存儲(chǔ)元件的存儲(chǔ)器裝置的實(shí)例。
實(shí)際上,通常通過(guò)在向控制柵極施加參考電壓時(shí),感測(cè)跨越單元的源電極及漏電 極的傳導(dǎo)電流來(lái)讀取所述單元的存儲(chǔ)器狀態(tài)。因此,對(duì)于單元的浮動(dòng)?xùn)艠O上的每一給 定電荷量,可檢測(cè)相對(duì)于固定的參考控制柵極電壓的對(duì)應(yīng)傳導(dǎo)電流。類似地,可編程 到浮動(dòng)?xùn)艠O上的電荷范圍定義對(duì)應(yīng)的閾值電壓窗口或?qū)?yīng)的傳導(dǎo)電流窗口。
另一選擇為,并非檢測(cè)經(jīng)劃分電流窗口中的傳導(dǎo)電流,而是可在控制柵極處為接 受測(cè)試的給定存儲(chǔ)器狀態(tài)設(shè)定閾值電壓,且檢測(cè)所述傳導(dǎo)電流低于還是高于閾值電 流。在一個(gè)實(shí)施方案中,通過(guò)檢查傳導(dǎo)電流通過(guò)位線的電容放電的速率來(lái)相對(duì)于閾值
電流檢測(cè)所述傳導(dǎo)電流。
圖3針對(duì)浮動(dòng)?xùn)艠O可在任何一個(gè)時(shí)刻選擇性地存儲(chǔ)的四個(gè)不同電荷Ql-Q4圖解 說(shuō)明源極-漏極電流lD與控制柵極電壓Vcc之間的關(guān)系。所述四條不間斷Id対Vcg曲 線代表可在存儲(chǔ)器單元的浮動(dòng)?xùn)艠O上編程的四個(gè)可能的電荷級(jí),其分別對(duì)應(yīng)于四個(gè)可 能的存儲(chǔ)器狀態(tài)。作為實(shí)例,單元群體的閾值電壓窗口的范圍可從0.5V到3.5V。通 過(guò)以均為0.5V的間隔將閾值窗口劃分為五個(gè)區(qū),可對(duì)六個(gè)存儲(chǔ)器狀態(tài)進(jìn)行分界。舉 例來(lái)說(shuō),如果如圖所示使用2|iA的參考電流IreF,那么可將以Ql編程的單元視為處 于存儲(chǔ)器狀態(tài)"l",因?yàn)槠淝€在由Vo^0.5V及VcG-1.0V分界的閾值窗口區(qū)中與 Ikef相交。類似地,Q4處于存儲(chǔ)器狀態(tài)"5"。
從以上說(shuō)明可看出,使存儲(chǔ)器單元存儲(chǔ)的狀態(tài)越多,其闊值窗口分割得越精細(xì)。 此將需要更高的編程及讀取操作精度,以便能夠?qū)崿F(xiàn)所要求的解析度。
11圖4圖解說(shuō)明NOR存儲(chǔ)器單元陣列的實(shí)例。在存儲(chǔ)器陣列300中,每一行存儲(chǔ) 器單元由其源極14及漏極16以菊鏈方式連接。此設(shè)計(jì)有時(shí)被稱作虛接地設(shè)計(jì)。行中 的單元10使其控制柵極30連接到字線,例如字線42。列中的單元使其源極及漏極 分別連接到選定位線,例如位線34及36。
圖5A示意性地圖解說(shuō)明組織為NAND串的存儲(chǔ)器單元串。NAND串50由一系 列通過(guò)其源極及漏極以菊鏈方式連接的存儲(chǔ)器晶體管M1、 M2…Mn (例如,n=4、 8、 16或更高)組成。 一對(duì)選擇晶體管S1、 S2分別經(jīng)由NAND串的源極端子54及漏極 端子56控制存儲(chǔ)器晶體管鏈與外部的連接。在存儲(chǔ)器陣列中,在源極選擇晶體管S1 接通時(shí),所述源極端子耦合到源極線(參見(jiàn)圖5B)。類似地,在漏極選擇晶體管S2 接通時(shí),所述NAND串的漏極端子耦合到存儲(chǔ)器陣列的位線。鏈中的每一存儲(chǔ)器晶 體管具有電荷存儲(chǔ)元件20以存儲(chǔ)給定量的電荷,從而代表既定的存儲(chǔ)器狀態(tài)。每一 存儲(chǔ)器晶體管的控制柵極提供對(duì)讀取及寫(xiě)入操作的控制。如將在圖5B中見(jiàn)到, 一行
NAND串的對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)器晶體管的控制柵極所有均連接到同一字線。類似地,選擇晶體 管Sl、 S2中的每一者的控制柵極分別經(jīng)由其源極端子54及漏極端子56提供對(duì)所述 NAND串的控制存取。同樣地, 一行NAND串的對(duì)應(yīng)選擇晶體管的控制柵極所有均 連接到同一選擇線。
當(dāng)在編程期間讀取或檢驗(yàn)NAND串內(nèi)的經(jīng)尋址存儲(chǔ)器晶體管時(shí),給其控制柵極 供應(yīng)適當(dāng)?shù)碾妷骸M瑫r(shí),通過(guò)在其控制柵極上施加充足的電壓來(lái)全部接通NAND串 50中的剩余未經(jīng)尋址的存儲(chǔ)器晶體管。以此方式,有效地從個(gè)別存儲(chǔ)器晶體管的源 極向所述NAND串的源極端子54創(chuàng)建導(dǎo)電路徑,且同樣地從個(gè)別存儲(chǔ)器晶體管的漏 極向所述單元的漏極端子56創(chuàng)建導(dǎo)電路徑。第5,570,315、 5,903,495及6,046,935號(hào) 美國(guó)專利中說(shuō)明了具有此類NAND串結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器裝置。
圖5B圖解說(shuō)明由NAND串(例如,圖5A中所示的NAND串)構(gòu)成的NAND 存儲(chǔ)器單元陣列的實(shí)例。沿每一列NAND串,位線(例如,位線36)耦合到每一 NAND 串的漏極端子56。沿每一排NAND串,源極線(例如,源極線34)耦合到每一NAND 串的源極端子54。此外,沿一排NAND串中的一行單元的控制柵極連接到字線。一 排NAND串中的整行存儲(chǔ)器單元可由所述排NAND串的字線及選擇線上的適當(dāng)電壓 尋址。在正在讀取NAND串內(nèi)的存儲(chǔ)器晶體管時(shí),所述串中的剩余存儲(chǔ)器晶體管經(jīng) 由其相關(guān)聯(lián)的字線強(qiáng)接通,使得流過(guò)所述串的電流實(shí)質(zhì)上取決于存儲(chǔ)在正被讀取的單 元中的電荷級(jí)。
圖6示意性地圖解說(shuō)明組織為可擦除塊的存儲(chǔ)器陣列的實(shí)例。對(duì)電荷存儲(chǔ)存儲(chǔ)器 裝置的編程可僅導(dǎo)致向其電荷存儲(chǔ)元件添加更多的電荷。因此,在編程操作之前,必 須將存儲(chǔ)器單元的電荷存儲(chǔ)元件中的現(xiàn)有電荷移除(或擦除)。當(dāng)一同(即,以快閃 方式)電擦除整個(gè)單元陣列或所述陣列的相當(dāng)多的單元群組時(shí),例如EEPROM等非 易失性存儲(chǔ)器即被稱作"快閃"EEPROM。 一旦經(jīng)擦除,便可對(duì)所述單元群組進(jìn)行重 新編程??梢煌脸乃鰡卧航M可由一個(gè)或一個(gè)以上可尋址的擦除單位構(gòu)成。擦除單位或塊通常存儲(chǔ)一個(gè)或一個(gè)以上數(shù)據(jù)頁(yè),頁(yè)是編程及讀取的單位,但可在單個(gè)操 作中對(duì)一個(gè)以上頁(yè)進(jìn)行編程或讀取。每一頁(yè)通常存儲(chǔ)一個(gè)或一個(gè)以上數(shù)據(jù)扇區(qū),扇區(qū) 的大小由主機(jī)系統(tǒng)定義。實(shí)例是具有512字節(jié)的用戶數(shù)據(jù)(遵循針對(duì)磁盤驅(qū)動(dòng)器建立 的標(biāo)準(zhǔn)),加上一定數(shù)量的關(guān)于所述用戶數(shù)據(jù)及/或存儲(chǔ)所述用戶數(shù)據(jù)的塊的開(kāi)銷信 息的字節(jié)的扇區(qū)。
在圖6所示的實(shí)例中,可通過(guò)字線WL0-WL:y及位線BLO-BLx來(lái)存取存儲(chǔ)器陣 列200中的個(gè)別存儲(chǔ)器單元。所述存儲(chǔ)器組織為擦除塊,例如擦除塊O,丄..m。還參照 圖5A及5B,如果NAND串50包含16個(gè)存儲(chǔ)器單元,那么將可通過(guò)WLO到 來(lái)存取所述陣列中的第一排NAND串。擦除塊0經(jīng)組織以使第一排NAND串的所有 存儲(chǔ)器單元一同擦除。在另一存儲(chǔ)器架構(gòu)中,可一同擦除一排以上NAND串。
圖7圖解說(shuō)明呈施加到選定字線的階梯狀波形形式的一系列編程電壓脈沖。當(dāng)單 元被編程為給定狀態(tài)時(shí),其經(jīng)歷連續(xù)的編程電壓脈沖,每次嘗試向浮動(dòng)?xùn)艠O添加增量 電荷。在脈沖之間,對(duì)所述單元進(jìn)行回讀或檢驗(yàn)以相對(duì)于斷點(diǎn)級(jí)確定其源極-漏極電 流。在電流狀態(tài)經(jīng)檢驗(yàn)達(dá)到所需狀態(tài)時(shí),編程停止。所使用的編程脈沖序列可具有增 加的周期或振幅以抵消編程到所述存儲(chǔ)器單元的電荷存儲(chǔ)單位中的累積電子。編程電 路通常向選定字線施加一系列編程脈沖。以此方式,可對(duì)其控制柵極連接到所述字線 的存儲(chǔ)器單元頁(yè)一同進(jìn)行編程。 存儲(chǔ)器測(cè)試系統(tǒng)
圖8到圖10圖解說(shuō)明其中可實(shí)施本發(fā)明的各種方面的實(shí)例性存儲(chǔ)器測(cè)試系統(tǒng)。
為實(shí)現(xiàn)良好的編程性能,必須最佳地選擇初始編程電壓VpcMo及步長(zhǎng)。如果所述 初始編程電壓VpeMO選擇得太低,那么其可能需要過(guò)多數(shù)量的編程脈沖以達(dá)到目標(biāo)狀 態(tài)。另一方面,如果VrcM。選擇得太高,尤其在多狀態(tài)存儲(chǔ)器中,那么編程可能在第 一脈沖中超出目標(biāo)狀態(tài)。類似考慮適用于從一個(gè)脈沖到下一脈沖的步長(zhǎng)。通常,最佳 步長(zhǎng)將允許足夠的解析度在幾個(gè)步長(zhǎng)中遍歷圖3中所示的每一所劃分或分界的區(qū)。最
佳初始編程電壓VpcMo將在幾個(gè)步長(zhǎng)中達(dá)到所述目標(biāo)狀態(tài)。通常,可基于閾值窗口中 分區(qū)的數(shù)量來(lái)預(yù)定所述步長(zhǎng)。最佳V^Mo對(duì)制造偏差相當(dāng)敏感且傳統(tǒng)上在工廠通過(guò)測(cè) 試來(lái)確定所述最佳VPCM。。此是稱作Vp(5M0修整的過(guò)程。
圖8圖解說(shuō)明用以確定若干存儲(chǔ)器芯片的最佳初始編程電壓的典型測(cè)試設(shè)置。存 儲(chǔ)器測(cè)試器300通常連接到較大數(shù)量的存儲(chǔ)器芯片IOO以進(jìn)行并行測(cè)試。通常,在從
工廠發(fā)貨之前,設(shè)置專用存儲(chǔ)器測(cè)試器以并行測(cè)試若干存儲(chǔ)器芯片。所述測(cè)試中的一
者是確定最佳初始編程電壓(VpGM。修整)。
圖9示意性地圖解說(shuō)明測(cè)試圖8中所示存儲(chǔ)器芯片中的一者以確定最佳初始編程 電壓的存儲(chǔ)器測(cè)試器的功能塊。實(shí)質(zhì)上,存儲(chǔ)器測(cè)試器300向存儲(chǔ)器芯片100發(fā)出一 系列命令以令其使用初始編程電壓的不同樣本執(zhí)行若干編程操作。非易失性存儲(chǔ)器陣 列200具有用于存儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的保留區(qū)域("ROMFUSE" ) 202。所述存儲(chǔ)器測(cè)試器 經(jīng)由存儲(chǔ)器接口 310與芯片上存儲(chǔ)器控制器210介接。所述測(cè)試器具有執(zhí)行RAM 304
13中的最初從ROM 308中檢索的測(cè)試程序的處理器302。通過(guò)一組測(cè)試器寄存器306 來(lái)促進(jìn)測(cè)試程序執(zhí)行。所述測(cè)試程序由用戶通過(guò)來(lái)自用戶接口 312的輸入控制?;?所述測(cè)試結(jié)果,針對(duì)各種編程變化(例如,不同類型的字線及頁(yè))來(lái)確定最佳初始編 程電壓VpcM。。然后,將這些經(jīng)修整的值存儲(chǔ)回ROMFUSE202中。在所述存儲(chǔ)器的 正常使用期間,將所述ROMFUSE中的數(shù)據(jù)在加電時(shí)加載到控制器寄存器350中,使 得控制器210在存儲(chǔ)器操作期間易于存取所述數(shù)據(jù)。
圖10圖解說(shuō)明根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的與圖8中所示存儲(chǔ)器芯片中的一者一同操作以 確定最佳初始編程電壓的替代存儲(chǔ)器測(cè)試器的功能塊。在此實(shí)施方案中,將許多測(cè)試 功能性構(gòu)建到存儲(chǔ)器芯片100自身中。以嵌入式內(nèi)裝自測(cè)試("BIST")模塊340 及一組控制器寄存器350的額外電容來(lái)進(jìn)一步增強(qiáng)芯片上存儲(chǔ)器控制器210'。以此方 式,可在芯片上執(zhí)行包括所說(shuō)明的VpcM修整操作的各種測(cè)試?;跍y(cè)試結(jié)果,可在 芯片上或通過(guò)外部測(cè)試器330來(lái)確定最佳初始編程電壓VTOMQ。將此所確定的值存儲(chǔ) 回ROMFUSE 202中。在所述存儲(chǔ)器的正常使用期間,在加電時(shí),將所述ROMFUSE 中的數(shù)據(jù)加載到正加電的控制器寄存器350中,使得控制器210'在存儲(chǔ)器操作期間易 于存取所述數(shù)據(jù)。
使用增強(qiáng)型自測(cè)試芯片上控制器210',可不再需要外部專用測(cè)試器。當(dāng)并行測(cè) 試較大數(shù)量的存儲(chǔ)器芯片時(shí),由個(gè)人計(jì)算機(jī)實(shí)施的簡(jiǎn)單測(cè)試器310足以操作所述較大 數(shù)量的存儲(chǔ)器芯片。存儲(chǔ)器測(cè)試器310經(jīng)由測(cè)試器存儲(chǔ)器接口 332與芯片上存儲(chǔ)器控 制器210'介接。其從用戶接口 334接收操作者輸入。在一個(gè)實(shí)施方案中,測(cè)試器310 簡(jiǎn)單地指令存儲(chǔ)器芯片100中的每一者執(zhí)行自測(cè)試且在每一存儲(chǔ)器芯片的測(cè)試結(jié)束 時(shí)報(bào)告狀態(tài)。在另一實(shí)施方案中,測(cè)試器310從所述測(cè)試結(jié)果收集統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)并做出統(tǒng) 計(jì)計(jì)算。
自測(cè)試芯片上控制器210'具有免除昂貴的專用測(cè)試器的優(yōu)點(diǎn)。此外,其允許現(xiàn)
場(chǎng)測(cè)試的可能性,以便隨著存儲(chǔ)器裝置年齡的增長(zhǎng),可對(duì)其VpcMo值進(jìn)行重新修整。 Vpr^修整操作
圖11A是圖解說(shuō)明用于獲得存儲(chǔ)器裝置中給定類型的字線的所估計(jì)開(kāi)始編程電 壓的一般方案的流程圖。如上文所提及,此過(guò)程還被稱作編程電壓("VPGM")修整。 步驟400:選擇好塊i。在某種實(shí)施方案中,優(yōu)選地在使塊經(jīng)歷更耗時(shí)的Vpgm修整操 作之前對(duì)所述塊執(zhí)行快速可編程性測(cè)試。依據(jù)實(shí)施方案,此步驟是任選的??赏ㄟ^(guò)簡(jiǎn) 單地忽略所遇到的任何有缺陷字線來(lái)省略所述步驟。對(duì)確定好塊的更詳細(xì)說(shuō)明顯示于 圖11B中。
步驟410:選擇選定塊i中的一字線群組以用于取樣;{WL (i,j)其中j-0,m-l)。通
常,選定的所述字線群組及其力圖代表的字線類型共享類似的編程特性。
步驟420:確定WL (i,j)上的頁(yè)的初始編程電壓VpGMo (i,j),使得從Vpgmq (i,j)
開(kāi)始的階梯狀脈動(dòng)電壓波形將在預(yù)定數(shù)量的脈沖內(nèi)將所述整個(gè)頁(yè)編程為指定狀態(tài)。并 行對(duì)共享字線WL (i,j)的存儲(chǔ)器單元頁(yè)進(jìn)行編程。所述階梯狀波形隨著每一脈沖增加一步長(zhǎng)且經(jīng)預(yù)算一直增加到預(yù)定數(shù)量的脈沖。
步驟460:如果需要,通過(guò)重復(fù)步驟400-420來(lái)選擇更多的塊以收集充足的樣本。舉
例來(lái)說(shuō),每一塊可包含三種類型的具有不同編程特性的字線。第一類型包含塊的頂部 邊界處的前兩個(gè)字線。第二類型包含塊的底部邊界處的最后兩個(gè)字線。第三類型包含 塊的核心區(qū)中的大部分字線。為獲得這三種類型字線中的任一者的更好樣本,優(yōu)選地 取得更大的樣本,因此涉及分布在整個(gè)存儲(chǔ)器陣列中的更多塊。如稍后章節(jié)所說(shuō)明, 還可通過(guò)從一組塊取幾何學(xué)上類似定位的字線來(lái)形成類似類型字線的不同樣本。
步驟470:計(jì)算字線的整個(gè)樣本的平均開(kāi)始編程電壓("<VPCM。>")。通過(guò)將每一 所取樣字線的VPC3M。的集合除以所有所取樣字線的集合來(lái)獲得此平均開(kāi)始編程電壓, 即
< VpGMO(i, j) > = £ VPGM0(i, j) / E
i,j iJ
圖11B更加詳細(xì)地圖解說(shuō)明圖11A中所示的選擇好塊的一個(gè)實(shí)施例。好塊意指 其中其所有沿字線的存儲(chǔ)器單元頁(yè)可編程的塊。因此,進(jìn)一步如下鉸接圖11A中所示 的步驟400:
步驟401:擦除所述塊。
步驟402:使用預(yù)定數(shù)量的脈沖將所述塊中的所有字線依次編程為指定狀態(tài)。
步驟404:所述塊中的任何字線未能成功編程?如果存在任何失敗的字線,進(jìn)行到
步驟406,否則進(jìn)行到步驟408。
步驟406:由于其包含至少一個(gè)有缺陷的字線,因此認(rèn)為所述塊是壞塊。具有NAND 架構(gòu)的存儲(chǔ)器尤其如此,其中NAND鏈內(nèi)的壞單元通常致使整個(gè)鏈不可操作。將不 選擇所述壞塊用于VrcM修整。
步驟408:所述塊是好塊。將選擇所述好塊用于VpGM修整。 步驟409:將所述塊擦除到其中的字線準(zhǔn)備好進(jìn)行編程的程度。
在其它實(shí)施方案中,在一個(gè)或一個(gè)以上有缺陷字線的存在未必致使整個(gè)塊有缺陷 的情況下,不需要執(zhí)行壞塊搜索。在如前文所說(shuō)明的所述情況下,如果在測(cè)試期間遇 到有缺陷的字線,那么僅僅將其忽略。
圖12是圖解說(shuō)明確定字線上的頁(yè)的初始編程電壓的步驟的常規(guī)實(shí)施方案的流程 圖。在圖11A的步驟420的常規(guī)實(shí)施方案中,出于方便及高效使用存儲(chǔ)裝置的目的, 以逐段方式測(cè)試塊中的所取樣字線。將在對(duì)前一個(gè)字線的測(cè)試完成之后對(duì)下一字線進(jìn) 行測(cè)試。因此,將在己測(cè)試先前字線編程成功(或確定為不可編程)之后對(duì)下一字線 重復(fù)所述測(cè)試。在常規(guī)情況下,將進(jìn)一步如下鉸接圖11A中所示的步驟420: 步驟422:擦除塊i,使得可對(duì)其中的字線進(jìn)行編程。 步驟424:最初,通過(guò)設(shè)定j-O指向所述樣本的第一字線。 步驟426:使用"j"索引從所述塊中的樣本中選擇字線WL (i,j)。
步驟428:設(shè)定開(kāi)始編程電壓的初始值Vpgmo (i,j) =VPGM0—0。步驟430:使用從VpcM。 (i,j)開(kāi)始的預(yù)定數(shù)量的脈沖將所述字線上的頁(yè)編程為指定 狀態(tài)。
步驟432:頁(yè)/WL經(jīng)編程?如果WL G,j)未被編程為所述指定狀態(tài),那么進(jìn)行到步 驟440,否則進(jìn)行到步驟450。
步驟440:遞增VpGMo (i,j),使得V腦o (i,j) =VrcM0 (i,j) +AV。 步驟442:擦除塊i以允許以經(jīng)遞增的VpcM。 (i,j)對(duì)所述字線進(jìn)行重新編程。 步驟450:已成功地對(duì)所述頁(yè)進(jìn)行編程。通過(guò)保存VpGM。 (i,j)來(lái)搜集統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。 步驟452:擦除塊i以允許對(duì)下一字線進(jìn)行編程。
步驟454:到達(dá)樣本中的最后字線?如果還未測(cè)試所述最后字線,那么進(jìn)行到步驟 456,否則進(jìn)行到圖10A中的步驟460。
步驟456:通過(guò)j-j+l移動(dòng)到下一字線,且返回步驟424以測(cè)試所述下一字線。
在此常規(guī)方案中將看出,在編程循環(huán)之間具有擦除的情況下,對(duì)頁(yè)重復(fù)循環(huán)通過(guò) 一個(gè)接一個(gè)的編程循環(huán)。如較早說(shuō)明,以逐段方式測(cè)試字線將使塊經(jīng)歷更多擦除,因 為對(duì)于每一字線,圍繞步驟440及步驟442的每一編程循環(huán)將引發(fā)塊擦除。此代價(jià)被
附加到接受測(cè)試的每一字線上。
再次參照?qǐng)D6,在其中每一塊中存在許多字線的存儲(chǔ)器架構(gòu)中,多次擦除單元的 字線將需要相同次數(shù)地擦除同一塊中的剩余字線。如較早說(shuō)明,如果還正在測(cè)試所述 塊中的這些其它字線,那么擦除所述塊的次數(shù)將以幾何學(xué)方式增長(zhǎng)。在存儲(chǔ)器裝置到 達(dá)消費(fèi)者之前,可耗盡多達(dá)其一半的使用壽命。
具有減少的擦除循環(huán)的Vp—r^修整
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面,在具有組織為塊的存儲(chǔ)器單元陣列的非易失性存儲(chǔ)器 中,每一塊是用于存取可一同擦除的存儲(chǔ)器單元的字線塊,且每一字線包含可一同編 程的至少一個(gè)存儲(chǔ)器單元頁(yè),通過(guò)對(duì)塊中的類似字線的樣本進(jìn)行測(cè)試編程以獲得使得 每一相關(guān)聯(lián)頁(yè)/字線能夠被編程為指定圖案的個(gè)別開(kāi)始電壓的統(tǒng)計(jì)平均值來(lái)估計(jì)用于
對(duì)所述塊中的字線上的存儲(chǔ)器單元頁(yè)進(jìn)行編程的最佳開(kāi)始電壓。通過(guò)使所述樣本的所 有頁(yè)經(jīng)歷其中施加來(lái)自開(kāi)始編程電壓的一系列脈沖的編程循環(huán)來(lái)完成此操作。在所述
樣本的每一頁(yè)己進(jìn)行所述編程循環(huán)之后,移除已被編程檢驗(yàn)的頁(yè)/字線不做進(jìn)一步處 理且保存其相關(guān)聯(lián)的開(kāi)始編程電壓。然后,擦除所述塊使得可對(duì)所述樣本中還未經(jīng)檢
驗(yàn)的字線進(jìn)行重新編程,即經(jīng)歷下一編程循環(huán)(下一經(jīng)遞增的開(kāi)始電壓)。所述循環(huán) 繼續(xù),直到所述樣本中的所有字線經(jīng)編程檢驗(yàn)。然后,可從所述個(gè)別開(kāi)始編程電壓獲 得統(tǒng)計(jì)平均值以導(dǎo)出所述頁(yè)的最佳開(kāi)始編程電壓。
通過(guò)所說(shuō)明的方案測(cè)試塊中的字線的樣本具有減少塊擦除數(shù)量的優(yōu)點(diǎn)。彼此同相 地測(cè)試字線的樣本,使得當(dāng)在每一編程循環(huán)中完成所有字線的編程時(shí),那么一同對(duì)其 進(jìn)行擦除以準(zhǔn)備好進(jìn)行下一編程循環(huán)。與常規(guī)方案相比,此方案導(dǎo)致減少塊擦除的數(shù) 量且可導(dǎo)致一個(gè)數(shù)量級(jí)的節(jié)約。舉例來(lái)說(shuō),圖11中所示的常規(guī)方案已通過(guò)每一編程 循環(huán)之前的塊擦除單獨(dú)地對(duì)每一字線進(jìn)行測(cè)試,而所述字線彼此不同步然后,與一個(gè)字線的每一編程循環(huán)相關(guān)聯(lián)的塊擦除也附加到樣本中的每一字線上。
圖13是大致圖解說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的用于估計(jì)來(lái)自塊內(nèi)的字線的樣本 的最佳開(kāi)始編程電壓的操作的流程圖。將所述操作圖解說(shuō)明為具有三個(gè)階段。第一階
段500用于測(cè)試及搜集塊內(nèi)的頁(yè)/字線的樣本的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。其包括步驟510到步驟550。 每一字線可支持一個(gè)或一個(gè)以上物理存儲(chǔ)器單元頁(yè)。另外,每一存儲(chǔ)器單元頁(yè)可存儲(chǔ) 一個(gè)或一個(gè)以上邏輯數(shù)據(jù)頁(yè),此取決于每一存儲(chǔ)器單元可存儲(chǔ)多少位。因此,多個(gè)邏 輯頁(yè)可與給定的字線相關(guān)聯(lián)。在對(duì)各種邏輯頁(yè)進(jìn)行編程時(shí),只要編程特性存在任何顯
著變化,那么每一邏輯頁(yè)的編程對(duì)同一字線可具有其自己的Vpcm修整。在任何一個(gè)
時(shí)刻,測(cè)試被引導(dǎo)向給定字線上的給定邏輯頁(yè)的編程。為方便起見(jiàn),術(shù)語(yǔ)可互換地指 代測(cè)試頁(yè)或字線。包括步驟560的第二階段是對(duì)將要取樣的其它塊重復(fù)第一階段500。 如果解碼及編程電路支持處理一個(gè)以上塊,那么所述前兩個(gè)階段可同時(shí)發(fā)生。包括步 驟570到步驟572的第三階段是計(jì)算統(tǒng)計(jì)平均值以導(dǎo)出接受測(cè)試的字線類型的所估計(jì) 最佳開(kāi)始編程電壓。
本操作實(shí)質(zhì)上通過(guò)以相關(guān)聯(lián)的開(kāi)始電壓向每一字線應(yīng)用編程步驟且然后檢驗(yàn)以 確定所述字線上的頁(yè)是否被編程為所規(guī)定編程循環(huán)目標(biāo)內(nèi)的指定狀態(tài)來(lái)循環(huán)通過(guò)樣 本中的字線。如果任何頁(yè)/字線經(jīng)編程檢驗(yàn),那么保存與其相關(guān)聯(lián)的開(kāi)始電壓。如果 所述頁(yè)/字線還未經(jīng)編程檢驗(yàn),那么遞增與其相關(guān)聯(lián)的開(kāi)始電壓。還保存所述遞增信 息,優(yōu)選地將其保存到累積器中。對(duì)還未經(jīng)編程檢驗(yàn)的字線重復(fù)循環(huán)通過(guò)所述字線, 使得在塊擦除之后,其經(jīng)受具有相關(guān)聯(lián)的遞增開(kāi)始電壓的另一編程步驟。此過(guò)程繼續(xù), 直到所述樣本中的所有字線已在所述所規(guī)定的編程循環(huán)目標(biāo)內(nèi)經(jīng)編程檢驗(yàn)。 步驟510:選擇代表塊內(nèi)給定類型的頁(yè)的頁(yè)樣本。
步驟520:向與所述樣本中的頁(yè)中的每一者相關(guān)聯(lián)的開(kāi)始編程電壓提供初始值。 步驟530:擦除包含所述頁(yè)樣本的塊。
步驟540:順序地對(duì)所述頁(yè)樣本中還未被編程為目標(biāo)圖案的頁(yè)子組進(jìn)行編程,以相關(guān)
聯(lián)的開(kāi)始編程電壓對(duì)所述子組的每一頁(yè)進(jìn)行編程,其中在對(duì)每一頁(yè)進(jìn)行編程之后 檢驗(yàn)?zāi)繕?biāo)圖案是否已被編程到所述頁(yè)子組;及
當(dāng)所述頁(yè)還未經(jīng)編程檢驗(yàn)時(shí),使所述相關(guān)聯(lián)開(kāi)始編程電壓遞增一預(yù)定量,否則保 存用于導(dǎo)出使得所述頁(yè)能夠經(jīng)編程檢驗(yàn)的相關(guān)聯(lián)開(kāi)始編程電壓的信息。 步驟550:所述樣本的所有頁(yè)經(jīng)編程檢驗(yàn)?如果所述頁(yè)未全部經(jīng)檢驗(yàn),那么返回到步
驟530,否則進(jìn)行到步驟560。
步驟560:針對(duì)經(jīng)選擇包括在所述樣本中的其它塊重復(fù)步驟500到步驟560。 步驟570:根據(jù)相關(guān)聯(lián)的所保存信息來(lái)計(jì)算所述樣本的平均開(kāi)始編程電壓。 步驟572:基于所述樣本的所述平均開(kāi)始編程電壓來(lái)導(dǎo)出給定類型的頁(yè)的開(kāi)始編程電 壓。
所述所規(guī)定編程循環(huán)目標(biāo)是對(duì)所允許的最大遞增數(shù)量的限制。當(dāng)以兩種不同的方 式實(shí)施時(shí),此限制具有兩種不同的含義。
17在一個(gè)實(shí)施例中,所述限制設(shè)定相對(duì)低的遞增最高限度。其設(shè)定在認(rèn)為頁(yè)的編程 不成功或不充足之前從給定開(kāi)始電壓開(kāi)始的編程脈沖或遞增的最大數(shù)量。將此數(shù)量設(shè) 定為類似于預(yù)算在存儲(chǔ)器裝置的正常使用中實(shí)際編程操作期間的編程步驟的數(shù)量。舉 例來(lái)說(shuō),在用戶進(jìn)行的正常編程操作中,要求在八到十個(gè)編程脈沖內(nèi)完成特定邏輯頁(yè) 的編程。以此方式,VptM修整測(cè)試緊密地重演真實(shí)的編程狀況。 一般來(lái)說(shuō),此限制 的范圍是從五到十五。
在稍后將要更加詳細(xì)說(shuō)明的另一實(shí)施例中,允許編程電壓遞增,直到最終電壓產(chǎn) 生經(jīng)編程的頁(yè)。然后,通過(guò)縮放回預(yù)定數(shù)量的步長(zhǎng),使用所述最終電壓來(lái)估計(jì)最佳開(kāi) 始電壓。在此實(shí)施例中,不存在經(jīng)設(shè)定以模擬正常編程狀況的限制。然而,所述開(kāi)始 編程電壓的遞增并非無(wú)界限,以防遇到有缺陷的字線。因此,將所述限制設(shè)定為相對(duì) 高(例如,三十到五十)的數(shù)量以將遞增限制為最大的預(yù)定值,以防遇到有缺陷的字 線。當(dāng)在所述開(kāi)始編程電壓已遞增到所述最大值之后將頁(yè)編程為指定狀態(tài)失敗時(shí),認(rèn) 為所述字線有缺陷且將從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中排除其Vpcm數(shù)據(jù)。在另一實(shí)施方案中,可排除 包含所述有缺陷字線的整個(gè)塊。
因此,所說(shuō)明的所述兩個(gè)實(shí)施例出于不同的原因?qū)幊萄h(huán)施加限制。具有較低 限制的第一者通過(guò)提供如正常的編程操作中的脈動(dòng)步驟數(shù)量的限界來(lái)根據(jù)開(kāi)始電壓 測(cè)量編程成功。如果編程在所述限制內(nèi)完成,那么認(rèn)為所述編程成功。相反,不成功 的編程暗示開(kāi)始電壓設(shè)定得太低。其中所述限制被設(shè)定為較高最高限度的第二實(shí)施例 是防止無(wú)界限的遞增,以防有缺陷的字線永遠(yuǎn)不可被編程。因此,當(dāng)達(dá)到此限制時(shí), 其不意味著開(kāi)始電壓太低,而是所述字線只是有缺陷而已。
在再一實(shí)施方案中,還預(yù)期較低的限制。如果在階梯狀波形的前幾個(gè)(例如,一 個(gè)或兩個(gè))步驟內(nèi)完成編程循環(huán),那么其將意味著所述頁(yè)具有非??斓木幊烫匦?,此 并非典型情況。因此,在頁(yè)在預(yù)定的較低限制內(nèi)經(jīng)編程檢驗(yàn)的情況下,認(rèn)為所述頁(yè)不
正常且也將從平均化中將其排除以便不歪曲統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。
圖14是圖解說(shuō)明圖13中所示的操作的具體實(shí)施方案的流程圖。 步驟610:設(shè)定塊i的初始值
頁(yè)檢驗(yàn)狀態(tài)對(duì)于所有j, PageDone (j)=假
初始編程電壓對(duì)于所有j, VrcMQ (i,j) =VPCM0_0
DVPGMO的數(shù)量弁對(duì)于所有j, StepUp# (j) =0 步驟620:擦除塊i。 步驟630: j = 0。
步驟632:在樣本中選擇字線WL (i,j) : j = 0,m-l
步驟640:使用從VpcM。 (i,j)開(kāi)始的多達(dá)預(yù)定數(shù)量的脈沖將所述字線上的頁(yè)編程為 指定狀態(tài)。
步驟642:頁(yè)經(jīng)編程?如果所述頁(yè)未經(jīng)編程檢驗(yàn),那么進(jìn)行到步驟650,否則進(jìn)行到 步驟660。
18步驟650:所述字線還未經(jīng)編程檢驗(yàn)。因此將使其相關(guān)聯(lián)初始編程電壓遞增額外的步
長(zhǎng)。遞增StepUp弁(j) : StepUp弁(j) = StepUp弁(j) +1。
步驟652:遞增V腦。(i,j) : Vpgm。 (i,j) =VPGM0 (i,j)十StepUp弁(j) *AV。
步驟660:進(jìn)行對(duì)所述字線的測(cè)試且將頁(yè)標(biāo)記為已進(jìn)行:PageDone =真。
步驟662:將最終編程電壓的信息累積為從初始電壓開(kāi)始的升壓的數(shù)量。
StepUp弁Global = StepUp弁Global + Stepup# (j)。
步驟670:下一字線j=j + 1。
步驟672:到達(dá)樣本中的最后字線?(即,j = m )如果WL (i,j)不是最后的字 線,那么進(jìn)行到步驟680,否則進(jìn)行到步驟690。
步驟680:不處理已進(jìn)行的頁(yè)P(yáng)ageDone (j)=真?如果所述狀態(tài)指示當(dāng)前頁(yè)已被編 程檢驗(yàn),那么將通過(guò)所述過(guò)程進(jìn)行到步驟670來(lái)忽略或跳過(guò)所述頁(yè),否則所述過(guò)程返 回到步驟632以測(cè)試還未經(jīng)編程檢驗(yàn)的下一字線。
步驟6卯重新掃描剩余的未進(jìn)行WL,直到所有頁(yè)/WL經(jīng)編程對(duì)于所有j, PageDone (j)=真?如果至少一個(gè)字線未經(jīng)編程檢驗(yàn),那么返回到步驟620以用經(jīng)遞增的編 程電壓對(duì)其進(jìn)行重新編程,否則已進(jìn)行所有字線的編程且所述過(guò)程將進(jìn)行到圖12中 的步驟560。
通過(guò)縮放來(lái)估計(jì)開(kāi)始電壓
根據(jù)本發(fā)明的另一方面,通過(guò)對(duì)字線上的頁(yè)的初始編程測(cè)試運(yùn)行來(lái)估計(jì)開(kāi)始編程 電壓的初始值。通過(guò)脈沖之間具有檢驗(yàn)的階梯狀波形的一系列電壓脈沖連續(xù)地對(duì)字線 上的選定頁(yè)進(jìn)行編程,直到檢驗(yàn)所述頁(yè)已被編程為指定圖案。通過(guò)縮放回預(yù)定的量, 將使用所述頁(yè)被編程檢驗(yàn)時(shí)的最終編程電壓來(lái)估計(jì)開(kāi)始編程電壓。通過(guò)考慮類似頁(yè)/ 字線的樣本來(lái)獲得平均開(kāi)始編程電壓??珊雎詷颖局械娜魏尾豢删幊痰捻?yè)/字線,以 便不因不正常的條目歪曲統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。
在另一實(shí)施例中,進(jìn)一步細(xì)化所述過(guò)程,其中將來(lái)自第一遍的所估計(jì)開(kāi)始編程電 壓用作第二遍中階梯狀波形的初始值。以此方式,在求類似頁(yè)的樣本的平均值時(shí),可 估計(jì)代表性頁(yè)的開(kāi)始編程電壓。通過(guò)將最終編程電壓向負(fù)方向偏移預(yù)定數(shù)量的階梯狀 波形的步長(zhǎng)來(lái)估計(jì)所述開(kāi)始編程電壓。所述預(yù)定數(shù)量的步長(zhǎng)優(yōu)選地類似于針對(duì)正常編 程操作中的編程成功預(yù)算的步長(zhǎng)的數(shù)量。
此縮放方案的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是對(duì)每一頁(yè)/字線的簡(jiǎn)單的一遍或兩遍編程測(cè)試便足以產(chǎn) 生對(duì)所述頁(yè)的開(kāi)始編程電壓的估計(jì)??蓡为?dú)地測(cè)試每一頁(yè)且在所述測(cè)試期間不涉及多 個(gè)擦除操作。因此,不需要在字線的樣本中對(duì)塊擦除進(jìn)行管理。
圖15圖解說(shuō)明在存儲(chǔ)器單元的頁(yè)的初始編程測(cè)試中使用的階梯狀波形。將所述 階梯狀波形電壓施加到支持所述存儲(chǔ)器單元頁(yè)的字線。最初,施加Vi處的電壓脈沖 以執(zhí)行遞增編程。此后跟改變?yōu)檫m于讀取所述頁(yè)的VVER的電壓以檢驗(yàn)所述頁(yè)是否已 被編程為指定圖案。編程脈動(dòng)及檢驗(yàn)的過(guò)程繼續(xù),直到所述頁(yè)經(jīng)編程檢驗(yàn)。在所述點(diǎn) 處,編程電壓已遞增到Vf=StepUps#*AV。在一個(gè)實(shí)施例中,將此最終電壓后退預(yù)定數(shù)量的步長(zhǎng)以充當(dāng)對(duì)用于較早所說(shuō)明VPGM修整測(cè)試的開(kāi)始編程電壓的估計(jì),艮卩 Vk3m。 = Vf-NOFFSET*AV,其中NOFFSET是所述預(yù)定數(shù)量的步長(zhǎng)。
圖16是圖解說(shuō)明使用圖15中所示的階梯狀波形掃描來(lái)確定給定頁(yè)的開(kāi)始編程電 壓的流程圖。
步驟800:提供用于對(duì)存儲(chǔ)器單元頁(yè)進(jìn)行編程的相關(guān)聯(lián)編程電壓,所述相關(guān)聯(lián)編程電
壓具有預(yù)定的初始電壓電平Vp = Vi。
步驟802:擦除所述存儲(chǔ)器單元頁(yè)。
步驟810:向所述存儲(chǔ)器單元頁(yè)施加脈沖Vp。
步驟812:檢驗(yàn)所述存儲(chǔ)器單元頁(yè)是否已被編程為預(yù)定存儲(chǔ)器狀態(tài)的對(duì)應(yīng)頁(yè)。
步驟814:頁(yè)經(jīng)編程檢驗(yàn)?如果頁(yè)未經(jīng)編程檢驗(yàn),那么進(jìn)行到步驟820,否則進(jìn)行到 步驟830。
步驟820:將所述相關(guān)聯(lián)編程電壓遞增一預(yù)定量Vp = Vp + DV。
步驟830:保存所述頁(yè)的開(kāi)始編程電壓,VPGMQ = Vp-N0FFSET*AV。在優(yōu)選實(shí)施方 案中,在第二遍測(cè)試運(yùn)行中進(jìn)一步細(xì)化所述所估計(jì)開(kāi)始編程電壓,在所述第二遍測(cè)試 運(yùn)行中所述所估計(jì)開(kāi)始編程電壓用作階梯狀波形的初始值。以此方式,與在第一遍測(cè) 試運(yùn)行中使用的一個(gè)初始值相比,所述初始值更緊密地模擬正常的編程操作。
如以前,對(duì)類似類型字線的樣本進(jìn)行測(cè)試以獲得所述類型的統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)開(kāi)始編程電 壓。為減少對(duì)測(cè)試結(jié)果的存儲(chǔ),優(yōu)選地在每一測(cè)試運(yùn)行之后執(zhí)行統(tǒng)計(jì)平均化。
圖17是圖解說(shuō)明頁(yè)/字線的樣本的開(kāi)始編程電壓的多遍確定的流程圖。 步驟850:對(duì)類似類型的頁(yè)的樣本執(zhí)行第一遍測(cè)試運(yùn)行(例如,用于每一頁(yè)的步驟800 到步驟830)。
步驟860:從所述第一遍測(cè)試運(yùn)行中獲得所估計(jì)開(kāi)始編程電壓的第一統(tǒng)計(jì)平均值
<VpGMO>l。
步驟870:使用〈VpcMcPM作為所述開(kāi)始編程電壓的初始值(即,Vi-〈VpGM)、)來(lái)對(duì) 類似類型的頁(yè)的樣本執(zhí)行第二遍測(cè)試運(yùn)行(例如,用于每一頁(yè)的步驟800到步驟830)。 步驟880:從所述第二遍測(cè)試運(yùn)行中獲得所估計(jì)開(kāi)始編程電壓的第二統(tǒng)計(jì)平均值
<VpGM0>2。
在一個(gè)實(shí)施例中,僅一遍(步驟850到步驟860)便足以獲得對(duì)所述開(kāi)始編程電 壓的可接受估計(jì)。在另一實(shí)施例中,任選地使用第二遍(步驟870到步驟880)來(lái)細(xì) 化從所述第一遍獲得的結(jié)果。
在另一實(shí)施中,可將所述所估計(jì)開(kāi)始電壓〈Vpc5Mo、或〈VpcM。^用作圖13及14
中所說(shuō)明的VPGM修整方案的初始值的輸入。在圖13的步驟520及圖14的步驟610 中說(shuō)明的測(cè)試需要所述開(kāi)始編程電壓的初始值Vp(5M)—0。如果此值設(shè)定得太低,那么 所述測(cè)試將必須在所述字線被編程檢驗(yàn)之前循環(huán)通過(guò)更多的步長(zhǎng)。此將不高效且消耗 存儲(chǔ)器裝置的更多擦除循環(huán)。另一方面,如果所述值設(shè)定得太高,那么所述字線可過(guò) 編程。偏重于較快編程頁(yè)的V吣M修整
根據(jù)本發(fā)明的另一方面,在具有多個(gè)可擦除塊的存儲(chǔ)器陣列中,每一塊具有具有 類似類型的編程特性的字線群組,用于獲得所述群組的代表性頁(yè)的最佳開(kāi)始編程電壓 的方案包括在一組具有一個(gè)或一個(gè)以上字線的塊上形成樣本,所述字線來(lái)自所述組 的每一塊的幾何學(xué)上類似的位置;從所述組的每一樣本獲得對(duì)編程電壓的統(tǒng)計(jì)估計(jì); 及在所述組中選擇最小估計(jì)以導(dǎo)出所述最佳開(kāi)始編程電壓。以此方式,所述最佳值偏 重于所述群組的較快編程字線,因?yàn)榕c較慢的編程字線相比其需要更低的編程電壓。
在其它章節(jié)中說(shuō)明的編程電壓修整方案每次檢查一頁(yè)以檢査所述頁(yè)中的所有位 經(jīng)編程檢驗(yàn)還是未經(jīng)編程檢驗(yàn)。此暗示測(cè)試結(jié)果滿足較慢的編程位,因?yàn)樵谡J(rèn)為整個(gè) 頁(yè)經(jīng)編程檢驗(yàn)之前這些較慢的位也必須經(jīng)編程檢驗(yàn)。結(jié)果是可過(guò)估計(jì)用于較快編程位 的開(kāi)始電壓,因此存在過(guò)編程的危險(xiǎn)。本取樣及統(tǒng)計(jì)計(jì)算方案允許針對(duì)從偏向于較低 編程位的方案導(dǎo)出的開(kāi)始電壓組選擇最低值。
通過(guò)幾何學(xué)上類似的位置,應(yīng)了解物理存儲(chǔ)器陣列的布局中存在某些對(duì)稱。屬于 同一對(duì)稱群組的結(jié)構(gòu)將具有非常類似的特性。參照?qǐng)D6,舉例來(lái)說(shuō),WL2到WL13
形成擦除塊的核心區(qū)中的字線群組,其具有有些類似但不相同類型的編程特性。舉例
來(lái)說(shuō), 一組塊是從塊0到塊127。通過(guò)從所述組的每一塊的幾何學(xué)上類似的位置選擇 字線來(lái)形成樣本。因此,第一樣本將由來(lái)自塊0的WL2、來(lái)自塊1的WL18、來(lái)自塊 2的\\^34...來(lái)自塊127的\¥1^1034構(gòu)成。第二樣本將由來(lái)自塊0的WL3、來(lái)自塊1 的WL19、來(lái)自塊2的WL35…來(lái)自塊127的WL1035構(gòu)成??傊瑢⒋嬖谝唤M128 個(gè)樣本??蓪?duì)所述樣本中的每一者執(zhí)行VpcM修整操作且因此將獲得128個(gè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果 (例如,<VPGMG>)。本方法要求選擇所述128個(gè)〈Vpgmq〉S中的最小一者。
圖18是圖解說(shuō)明獲得偏重于較快編程字線的VpGM修整值的方案的流程圖。
步驟900:提供具有組織為可擦除塊的存儲(chǔ)器單元陣列的非易失性存儲(chǔ)器,每一可擦
除塊包含用于存取可一同擦除的存儲(chǔ)器單元的字線塊,且每一字線包含可一同編程的
至少一個(gè)存儲(chǔ)器單元頁(yè)。
步驟902:選擇代表塊內(nèi)的頁(yè)的頁(yè)群組。
步驟904:選擇一組塊。
步驟卯6:通過(guò)從每一塊中選擇至少一頁(yè)來(lái)形成一組樣本,所述頁(yè)位于每一塊的幾何
學(xué)上類似的位置處。
步驟908:從所述組的每一樣本獲得編程電壓的統(tǒng)計(jì)估計(jì)。
步驟910:通過(guò)在所述組中選擇最小統(tǒng)計(jì)估計(jì)來(lái)確定所述頁(yè)的開(kāi)始編程電壓。測(cè)
試通過(guò)從每一塊選擇至少一類似頁(yè)形成的個(gè)別樣本的方案還具有最小存儲(chǔ)需求的優(yōu) 點(diǎn)。在測(cè)試每一樣本之后,獲得并存儲(chǔ)呈平均值形式的測(cè)試結(jié)果。然后,以類似方式 測(cè)試下一樣本且然后將其平均值與存儲(chǔ)裝置中的第一平均值相比較。作為較低一個(gè)平 均值的任何一個(gè)平均值將被保留在存儲(chǔ)裝置中,因此僅需要存儲(chǔ)一個(gè)數(shù)據(jù),因?yàn)槊看?一個(gè)樣本地處理所述組樣本。此外,在通過(guò)從所述塊中的每一者選擇相對(duì)小的部分形成樣本的情況下,另一優(yōu) 點(diǎn)是樣本平均值對(duì)任何壞塊的存在不那么敏感,其中壞塊中的大部分字線可有缺陷。
本文所引用的所有專利、專利申請(qǐng)案、論文、書(shū)籍、說(shuō)明書(shū)、其它出版物、文件 及事物以此引用整體并入本文中以用于所有目的。在所并入的出版物、文件或事物中 的任一者與本文件的文本之間的術(shù)語(yǔ)的定義或使用的任何不一致或沖突方面,在本文 件中術(shù)語(yǔ)的定義或使用將具有普遍性。
盡管已參照某些實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明的各種方面,但應(yīng)了解,本發(fā)明有權(quán)在所付 權(quán)利要求書(shū)的整個(gè)范圍內(nèi)受到保護(hù)。
權(quán)利要求
1、一種在具有組織為可擦除塊的存儲(chǔ)器單元陣列的非易失性存儲(chǔ)器中確定給定頁(yè)的開(kāi)始編程電壓的方法,每一可擦除塊包含用于存取可一同擦除的存儲(chǔ)器單元的字線塊,且每一字線包含可一同編程的至少一個(gè)存儲(chǔ)器單元頁(yè),所述方法包含(a)選擇代表塊內(nèi)所述給定頁(yè)的頁(yè)樣本;(b)提供用于對(duì)所述樣本的每一頁(yè)進(jìn)行編程的相關(guān)聯(lián)編程電壓,所述相關(guān)聯(lián)編程電壓具有階梯狀波形,所述階梯狀波形具有相關(guān)聯(lián)的初始值及預(yù)定數(shù)量的步長(zhǎng);(c)擦除包含所述頁(yè)樣本的所述塊;(d)針對(duì)所述樣本中的每個(gè)頁(yè)確定所述頁(yè)使用具有所述相關(guān)聯(lián)初始值的所述相關(guān)聯(lián)編程電壓是否可編程為目標(biāo)圖案;且如果可編程,那么在將所述相關(guān)聯(lián)初始值累積為所收集統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的部分之后排除所述頁(yè)不做進(jìn)一步處理,否則將所述相關(guān)聯(lián)初始值遞增預(yù)定的步長(zhǎng);(e)重復(fù)(c)到(d),直到所述樣本中的所有頁(yè)已被確定為可編程或所述相關(guān)聯(lián)初始值已被遞增到預(yù)定的最大電壓為止;(f)根據(jù)所述所收集的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)計(jì)算所述樣本的平均開(kāi)始編程電壓以導(dǎo)出所述頁(yè)的開(kāi)始編程電壓。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法,其中所述樣本是從所述存儲(chǔ)器陣列中的多個(gè)塊取得的較大樣本的部分;且 所述所收集的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包括與來(lái)自所述多個(gè)塊的可編程頁(yè)相關(guān)聯(lián)的累積初始值。
3、 如權(quán)利要求1所述的方法,其中所述相關(guān)聯(lián)初始值的所述預(yù)定步長(zhǎng)增量與在正常編程操作期間施加到所述存儲(chǔ) 器的類似編程電壓的步長(zhǎng)相當(dāng)。
4、 如權(quán)利要求2所述的方法,其中所述相關(guān)聯(lián)初始值的所述預(yù)定步長(zhǎng)增量與在正常編程操作期間施加到所述存儲(chǔ) 器的類似編程電壓的步長(zhǎng)相當(dāng)。
5、 如權(quán)利要求1所述的方法,其中所述相關(guān)聯(lián)編程電壓的所述階梯狀波形的所 述預(yù)定數(shù)量的步長(zhǎng)是十五或更少。
6、 如權(quán)利要求2所述的方法,其中所述相關(guān)聯(lián)編程電壓的所述階梯狀波形的所 述預(yù)定數(shù)量的步長(zhǎng)是十五或更少。
7、 如權(quán)利要求l所述的方法,其中所述預(yù)定最大電壓是所述初始值加上所述階 梯狀波形電壓的整數(shù)數(shù)量的步長(zhǎng)。
8、 如權(quán)利要求2所述的方法,其中所述預(yù)定最大電壓是所述初始值加上所述階 梯狀波形電壓的整數(shù)數(shù)量的步長(zhǎng)。
9、 如權(quán)利要求7所述的方法,其中所述整數(shù)數(shù)量的步長(zhǎng)多于四十。
10、 如權(quán)利要求8所述的方法,其中所述整數(shù)數(shù)量的步長(zhǎng)多于四十。
11、 如權(quán)利要求1所述的方法,其中將所述相關(guān)聯(lián)初始值累積為所收集統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù) 的部分包括累積所述初始值在所述頁(yè)被編程檢驗(yàn)時(shí)所遞增到的步長(zhǎng)數(shù)量;及 所述計(jì)算所述樣本的平均開(kāi)始編程電壓是通過(guò)所述樣本的所遞增步長(zhǎng)數(shù)量的平 均值與預(yù)定電壓步長(zhǎng)的乘積。
12、 如權(quán)利要求2所述的方法,其中將所述相關(guān)聯(lián)初始值累積為所收集統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的部分包括累積所述初始值在所述頁(yè)被編程檢驗(yàn)時(shí)所遞增到的所述步長(zhǎng)數(shù)量;及 所述計(jì)算所述樣本的平均開(kāi)始編程電壓是通過(guò)所述樣本的所述所遞增步長(zhǎng)數(shù)量 的平均值與所述預(yù)定電壓步長(zhǎng)的乘積。
13、 如權(quán)利要求1所述的方法,其進(jìn)一步包括-(g) 以具有開(kāi)始電壓的階梯狀波形編程電壓對(duì)所述頁(yè)執(zhí)行初始編程;(h) 在所述階梯狀波形的所述步長(zhǎng)的每一者之間檢驗(yàn)?zāi)繕?biāo)圖案是否已被編程到 所述頁(yè);(i) 在所述頁(yè)被編程檢驗(yàn)時(shí)獲得所述階梯狀波形的最終電壓;及(j)通過(guò)線性縮放所述最終電壓來(lái)估計(jì)所述相關(guān)聯(lián)開(kāi)始編程電壓;且 其中在(a) - (f)之前執(zhí)行(g) - (j)。
14、 如權(quán)利要求2所述的方法,其進(jìn)一步包括(g) 以具有開(kāi)始電壓的階梯狀波形編程電壓對(duì)所述頁(yè)執(zhí)行初始編程;(h) 在所述階梯狀波形的所述步長(zhǎng)的每一者之間檢驗(yàn)?zāi)繕?biāo)圖案是否已被編程到 所述頁(yè);(i) 在所述頁(yè)被編程檢驗(yàn)時(shí)獲得所述階梯狀波形的最終電壓;及(i)通過(guò)線性縮放所述最終電壓來(lái)估計(jì)所述相關(guān)聯(lián)開(kāi)始編程電壓;且 其中在(a) - (f)之前執(zhí)行(g) - (j)。
15、 如權(quán)利要求2所述的方法,其進(jìn)一步包含通過(guò)從每一塊中選擇一頁(yè)來(lái)形成一組樣本,所述頁(yè)位于每一塊的幾何學(xué)上類似的 位置處;從所述組的每一樣本中獲得編程電壓的統(tǒng)計(jì)估計(jì);且其中所述計(jì)算所述樣本的平均開(kāi)始編程電壓的步驟是通過(guò)在所述組中選擇最小 統(tǒng)計(jì)估計(jì)。
16、 如權(quán)利要求1到15中任一權(quán)利要求所述的方法,其中個(gè)別存儲(chǔ)器單元各自 存儲(chǔ)一個(gè)數(shù)據(jù)位。
17、 如權(quán)利要求1到15中任一權(quán)利要求所述的方法,其中個(gè)別存儲(chǔ)器單元各自 存儲(chǔ)一個(gè)以上數(shù)據(jù)位。
18、 一種非易失性存儲(chǔ)器,其包含組織為可擦除塊的存儲(chǔ)器單元陣列,每一可擦除塊包含用于存取可一同擦除的存 儲(chǔ)器單元的字線塊,且每一字線包含可一同編程的至少一個(gè)存儲(chǔ)器單元頁(yè);頁(yè)的所指定樣本,其代表塊內(nèi)的給定頁(yè);相關(guān)聯(lián)編程電壓,其用于對(duì)所述樣本的每一頁(yè)進(jìn)行編程,所述相關(guān)聯(lián)編程電壓具 有階梯狀波形,所述階梯狀波形具有相關(guān)聯(lián)的初始值及預(yù)定數(shù)量的步長(zhǎng);內(nèi)裝自測(cè)試模塊,其用于確定給定頁(yè)的開(kāi)始編程電壓,所述模塊提供包括以下各 項(xiàng)的存儲(chǔ)器操作(a) 擦除包含所述頁(yè)樣本的所述塊; '(b) 針對(duì)所述樣本中的每個(gè)頁(yè)確定所述頁(yè)使用具有所述相關(guān)聯(lián)初始值的所述相 關(guān)聯(lián)編程電壓是否可編程為目標(biāo)圖案;且如果可編程,那么在將所述相關(guān)聯(lián)初始值累 積為所收集統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的部分之后排除所述頁(yè)不做進(jìn)一步處理,否則將所述相關(guān)聯(lián)初始 值遞增預(yù)定的步長(zhǎng);(c) 重復(fù)(a)到(b),直到所述頁(yè)樣本中的每一者已被編程檢驗(yàn)或已以遞增到 預(yù)定最大電壓的相關(guān)聯(lián)編程電壓被編程為止;及(d) 提供所述所收集統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以用于計(jì)算所述樣本的平均開(kāi)始編程電壓及用于 基于所述樣本的所述平均開(kāi)始編程電壓來(lái)導(dǎo)出所述頁(yè)的開(kāi)始編程電壓。
19、 如權(quán)利要求18所述的存儲(chǔ)器,其中所述相關(guān)聯(lián)初始值的所述預(yù)定步長(zhǎng)增量與在正常編程操作期間施加到所述存儲(chǔ) 器的類似編程電壓的步長(zhǎng)相當(dāng)。
20、 如權(quán)利要求18所述的存儲(chǔ)器 的所述預(yù)定數(shù)量的步長(zhǎng)是十五或更少。
21、 如權(quán)利要求18所述的存儲(chǔ)器 述階梯狀波形電壓的整數(shù)數(shù)量的步長(zhǎng)。
22、 如權(quán)利要求21所述的存儲(chǔ)器
23、 如權(quán)利要求18所述的存儲(chǔ)器 儲(chǔ)器操作(e) 以具有開(kāi)始電壓的階梯狀波形編程電壓對(duì)所述頁(yè)執(zhí)行初始編程;(f) 在所述階梯狀波形的所述步長(zhǎng)的每一者之間檢驗(yàn)?zāi)繕?biāo)圖案是否已被編程到 所述頁(yè);(g) 在所述頁(yè)被編程檢驗(yàn)時(shí)獲得所述階梯狀波形的最終電壓;及(h) 通過(guò)線性縮放所述最終電壓來(lái)估計(jì)所述相關(guān)聯(lián)開(kāi)始編程電壓;且 其中在(a) - (d)之前執(zhí)行(e) - (h)。
24、 如權(quán)利要求18所述的存儲(chǔ)器,其中通過(guò)與所述非易失性存儲(chǔ)器通信的外部 測(cè)試器來(lái)處理所述所收集的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。
25、 如權(quán)利要求19所述的存儲(chǔ)器,其中通過(guò)與所述非易失性存儲(chǔ)器通信的外部 測(cè)試器來(lái)處理所述所收集的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。,其中所述相關(guān)聯(lián)編程電壓的所述階梯狀波形,其中所述預(yù)定最大電壓是所述初始值加上所,其中所述整數(shù)數(shù)量的步長(zhǎng)多于四十。,其中所述模塊提供進(jìn)一步包括以下各項(xiàng)的存
26、 如權(quán)利要求20所述的存儲(chǔ)器,其中通過(guò)與所述非易失性存儲(chǔ)器通信的外部 測(cè)試器來(lái)處理所述所收集的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。
27、 如權(quán)利要求21所述的存儲(chǔ)器,其中通過(guò)與所述非易失性存儲(chǔ)器通信的外部 測(cè)試器來(lái)處理所述所收集的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。
28、 如權(quán)利要求22所述的存儲(chǔ)器,其中通過(guò)與所述非易失性存儲(chǔ)器通信的外部 測(cè)試器來(lái)處理所述所收集的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。
29、 如權(quán)利要求23所述的存儲(chǔ)器,其中通過(guò)與所述非易失性存儲(chǔ)器通信的外部 測(cè)試器來(lái)處理所述所收集的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。
30、 如權(quán)利要求18所述的存儲(chǔ)器,其中通過(guò)所述內(nèi)裝自測(cè)試模塊來(lái)處理所述所 收集的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。
31、 如權(quán)利要求19所述的存儲(chǔ)器,其中通過(guò)所述內(nèi)裝自測(cè)試模塊來(lái)處理所述所 收集的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。
32、 如權(quán)利要求20所述的存儲(chǔ)器,其中通過(guò)所述內(nèi)裝自測(cè)試模塊來(lái)處理所述所 收集的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。
33、 如權(quán)利要求21所述的存儲(chǔ)器,其中通過(guò)所述內(nèi)裝自測(cè)試模塊來(lái)處理所述所 收集的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。
34、 如權(quán)利要求22所述的存儲(chǔ)器,其中通過(guò)所述內(nèi)裝自測(cè)試模塊來(lái)處理所述所 收集的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。
35、 如權(quán)利要求23所述的存儲(chǔ)器,其中通過(guò)所述內(nèi)裝自測(cè)試模塊來(lái)處理所述所 收集的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。
36、 如權(quán)利要求18到35中任一權(quán)利要求所述的存儲(chǔ)器,其中個(gè)別存儲(chǔ)器單元各 自存儲(chǔ)一個(gè)數(shù)據(jù)位。
37、 如權(quán)利要求18到35中任一權(quán)利要求所述的存儲(chǔ)器,其中個(gè)別存儲(chǔ)器單元各 自存儲(chǔ)一個(gè)以上數(shù)據(jù)位。
全文摘要
高性能非易失性存儲(chǔ)器裝置具有針對(duì)個(gè)別類型的存儲(chǔ)器頁(yè)及字線而修整的編程電壓。在連續(xù)的編程循環(huán)中測(cè)試存儲(chǔ)器的每一可擦除塊內(nèi)的字線群組以最小化引發(fā)過(guò)多數(shù)量的擦除/編程循環(huán)的問(wèn)題。從存儲(chǔ)器頁(yè)中的類似存儲(chǔ)器頁(yè)的樣本的統(tǒng)計(jì)結(jié)果導(dǎo)出給定類型的存儲(chǔ)器頁(yè)的最佳編程電壓。
文檔編號(hào)G11C16/10GK101512665SQ200780033573
公開(kāi)日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2007年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月12日
發(fā)明者彥 李, 查爾斯·莫阿納·胡克, 洛克·杜 申請(qǐng)人:桑迪士克股份有限公司