專利名稱：具有自適應(yīng)控制的多層非易失性存儲(chǔ)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)一般涉及非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備。更具體地，本公開(kāi)涉及具有 自適應(yīng)控制方案的多層非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備。
背景技術(shù)：
計(jì)算機(jī)或微處理器控制的系統(tǒng)使用電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器
(EEPROM)設(shè)備，其優(yōu)選地具有高密度、高性能并且占據(jù)日益減小的面積。 為了獲得較大容量的NAND閃速存儲(chǔ)設(shè)備，堆棧存儲(chǔ)單元陣列的方法正在 發(fā)展之中。三維(3D)存儲(chǔ)器陣列包括兩層或多層存儲(chǔ)材料，每層存儲(chǔ)材料 具有存儲(chǔ)單元的陣列。
由于存儲(chǔ)單元的結(jié)構(gòu)被做成是多層的，因此存在存儲(chǔ)單元的閾值電壓分 布圖越來(lái)越寬的趨勢(shì)。例如，元件閾值電壓分布圖在第一層中的存儲(chǔ)單元的 閾值電壓分布圖相對(duì)于第二層中的存儲(chǔ)單元的閣值電壓分布圖之間可以不 同。

發(fā)明內(nèi)容
本公開(kāi)提供具有自適應(yīng)控制方案的多層非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備。提供 示范性實(shí)施例。
提供了一種示范性實(shí)施例的存儲(chǔ)設(shè)備，該設(shè)備包括 被組織成多個(gè)組的多個(gè)存儲(chǔ)單元；和
控制電路，具有查找矩陣，用于提供該多個(gè)組的每一個(gè)的控制參數(shù)，其 中每個(gè)組的特征被存儲(chǔ)在該查找矩陣中，以及每個(gè)組的控制參數(shù)對(duì)應(yīng)于該組 的存儲(chǔ)的特征。
另一個(gè)示范性實(shí)施例的存儲(chǔ)設(shè)備提供多個(gè)組的每一個(gè)具有根據(jù)該組在 該設(shè)備的結(jié)構(gòu)內(nèi)的位置而不同的特征。另一個(gè)示范性實(shí)施例提供多個(gè)組的 每一個(gè)具有根據(jù)設(shè)備的電子測(cè)試結(jié)果而不同的特征。另一個(gè)示范性實(shí)施例還 包括具有備用區(qū)的存儲(chǔ)器陣列，其中從該備用區(qū)檢索該特征并且將其存儲(chǔ)在查找矩陣中。另一個(gè)示范性實(shí)施例還包括存儲(chǔ)器陣列，其中該查找表是與該 存儲(chǔ)器陣列分開(kāi)的非易失性存儲(chǔ)器，并且該特征由該查找表提供。
又一個(gè)示范性實(shí)施例的存儲(chǔ)設(shè)備提供每個(gè)組的特征包括編程條件、讀 取條件或擦除條件中的至少一個(gè)。另一個(gè)示范性實(shí)施例提供編程條件包括 遞增階躍脈沖編程電壓、開(kāi)始電壓、編程控制電壓、最大循環(huán)數(shù)、 一次循環(huán) 編程時(shí)間、或每個(gè)狀態(tài)的校驗(yàn)電壓中的至少一個(gè)。另一個(gè)示范性實(shí)施例提供 讀取條件包括選擇讀取電壓、讀取控制電壓或一次循環(huán)讀出時(shí)間中的至少一 個(gè)。另一個(gè)示范性實(shí)施例提供擦除條件包括擦除電壓或擦除時(shí)間中的至少 一個(gè)。
另 一個(gè)示范性實(shí)施例的存儲(chǔ)設(shè)備提供每個(gè)組的至少一個(gè)控制參數(shù)的范 圍不同于每個(gè)其它組的至少一個(gè)控制參數(shù)的范圍。另 一個(gè)示范性實(shí)施例提 供存儲(chǔ)單元是NAND閃速存儲(chǔ)單元。進(jìn)一步的示范性實(shí)施例提供該控 制參數(shù)包括應(yīng)用于NAND閃速存儲(chǔ)器的頁(yè)的至少一個(gè)循環(huán)編程電壓。另一 個(gè)示范性實(shí)施例提供該控制參數(shù)包括應(yīng)用于NAND閃速存儲(chǔ)器的頁(yè)的至 少一個(gè)循環(huán)讀取電壓。另一個(gè)示范性實(shí)施例提供該控制參數(shù)包括應(yīng)用于 NAND閃速存儲(chǔ)器的塊的至少一個(gè)擦除電壓。
另一個(gè)示范性實(shí)施例存儲(chǔ)設(shè)備提供存儲(chǔ)單元是非易失性的。另一個(gè)示 范性實(shí)施例提供該多個(gè)存儲(chǔ)單元包括至少兩層存儲(chǔ)單元，其中對(duì)于每個(gè)層， 存儲(chǔ)的特征和提供的控制參數(shù)是不同的。另一個(gè)示范性實(shí)施例提供該查找 矩陣包括查找表，具有多個(gè)組的至少一個(gè)特征；地址比較器；和多路復(fù)用 器，連接到地址比較器和查找表，用于提供對(duì)應(yīng)于該地址的組的特征。進(jìn)一 步的示范性實(shí)施例提供查找矩陣還包括用于存儲(chǔ)組特征的非易失性存儲(chǔ)而 不具有備用區(qū)。另一個(gè)示范性實(shí)施例提供多個(gè)存儲(chǔ)單元中的每一個(gè)具有相 同數(shù)目的邏輯電平。
提供了一種驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備的示范性方法，該方法包括將多個(gè)存儲(chǔ)單元 組織成多個(gè)組；將每個(gè)組的特征存儲(chǔ)在查找矩陣中；提供多個(gè)組的每一個(gè)的 控制參數(shù)，其中每個(gè)組的控制參數(shù)對(duì)應(yīng)于它的存儲(chǔ)的特征；以及根據(jù)它的提 供的控制參數(shù)驅(qū)動(dòng)每個(gè)存儲(chǔ)單元。
另一個(gè)示范性實(shí)施例的方法提供多個(gè)組的每一個(gè)具有根據(jù)該組在該設(shè) 備的結(jié)構(gòu)內(nèi)的位置而不同的特征。另一個(gè)示范性實(shí)施例還包括電子測(cè)試該 設(shè)備的代表樣本；以及根據(jù)電子測(cè)試的結(jié)果分配多個(gè)組的每一個(gè)的特征。另存儲(chǔ)在查找矩陣中。另 一個(gè)示范性實(shí)施例還包括將組特征存儲(chǔ)在查找矩陣 中，其中該查找矩陣具有非易失性存儲(chǔ)器。
又一個(gè)示范性實(shí)施例方法提供每個(gè)組的特征包括編程條件、讀取條件
或擦除條件中的至少一個(gè)。另一個(gè)示范性實(shí)施例提供編程條件包括遞增階
躍脈沖編程電壓、開(kāi)始電壓、編程控制電壓、最大循環(huán)數(shù)、 一次循環(huán)編程時(shí)
間、或每個(gè)狀態(tài)的校驗(yàn)電壓中的至少一個(gè)。另一個(gè)示范性實(shí)施例提供讀取 條件包括選擇讀取電壓、讀取控制電壓或一次循環(huán)讀出時(shí)間中的至少一個(gè)。 另一個(gè)示范性實(shí)施例提供擦除條件包括擦除電壓或擦除時(shí)間中的至少一 個(gè)。
另 一個(gè)示范性實(shí)施例的方法提供每個(gè)組的至少一個(gè)控制參數(shù)的范圍不 同于每個(gè)其它組的至少一個(gè)控制參數(shù)的范圍。另一個(gè)示范性實(shí)施例提供存 儲(chǔ)單元是NAND閃速存儲(chǔ)單元。另一個(gè)示范性實(shí)施例提供該控制參數(shù)包 括應(yīng)用于NAND閃速存儲(chǔ)器的頁(yè)的至少一個(gè)循環(huán)編程電壓。另一個(gè)示范性 實(shí)施例提供該控制參數(shù)包括應(yīng)用于NAND閃速存儲(chǔ)器的頁(yè)的至少一個(gè)循 環(huán)讀取電壓。另一個(gè)示范性實(shí)施例提供該控制參數(shù)包括應(yīng)用于NAND閃 速存儲(chǔ)器的塊的至少一個(gè)擦除電壓。
另一個(gè)示范性實(shí)施例方法提供存儲(chǔ)單元是非易失性的。另一個(gè)示范性 實(shí)施例提供該多個(gè)存儲(chǔ)單元包括至少兩層存儲(chǔ)單元，以及對(duì)于每個(gè)層，存 儲(chǔ)的特征和提供的控制參數(shù)是不同的。
另一個(gè)示范性實(shí)施例提供該存儲(chǔ)單元是NAND閃速存儲(chǔ)器以及每個(gè) 組是存儲(chǔ)塊，該方法還包括比較要被存取的存儲(chǔ)單元的頁(yè)地址與組的塊地 址；選擇用于包括該頁(yè)地址的組的特征；以及使用對(duì)應(yīng)于所選擇的組特征的 控制參數(shù)，該控制參數(shù)包括至少一個(gè)電壓電平和定時(shí)周期。另一個(gè)示范性實(shí) 施例提供多個(gè)存儲(chǔ)單元中的每一個(gè)具有相同數(shù)目的邏輯電平。
通過(guò)下面結(jié)合附圖對(duì)示范性實(shí)施例的描述，將進(jìn)一步理解本公開(kāi)。


本公開(kāi)提供根據(jù)以下示范性圖的具有自適應(yīng)控制方案的多層非易失性 半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備，其中
圖1示出了根據(jù)本公開(kāi)的示范性實(shí)施例的多層非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備的編程(PGM)脈沖的示意圖2示出了根據(jù)本公開(kāi)的示范性實(shí)施例的第一實(shí)施例的多層非易失性半
導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備的示意性框圖3示出了才艮據(jù)本/^開(kāi)的示范性實(shí)施例的圖2的查找矩陣的更加詳細(xì)的 示意性框圖4示出了根據(jù)本公開(kāi)的示范性實(shí)施例的塊組集實(shí)施方式的示意性框
圖5示出了根據(jù)本公開(kāi)的示范性實(shí)施例的具有塊組的查找矩陣的示意性 框圖6示出了根據(jù)本公開(kāi)的示范性實(shí)施例的第一塊分組例子的示意性框
圖7示出了根據(jù)本公開(kāi)的示范性實(shí)施例的第二塊分組例子的示意性框
圖8示出了根據(jù)本公開(kāi)的示范性實(shí)施例的第三塊分組例子的示意性框
圖9示出了根據(jù)本公開(kāi)的示范性實(shí)施例的第四塊分組例子的示意性框
圖io示出了根據(jù)本公開(kāi)的示范性實(shí)施例的查找矩陣設(shè)置的控制方法的 示意流程圖11示出了根據(jù)本公開(kāi)的示范性實(shí)施例的存儲(chǔ)單元編程方法的示意流 程圖12示出了根據(jù)本公開(kāi)的示范性實(shí)施例的存儲(chǔ)單元擦除方法的示意流 程程圖14示出了根據(jù)本公開(kāi)的示范性實(shí)施例的遞增階躍脈沖編程(ISPP) 信號(hào)的示意圖15示出了根據(jù)本公開(kāi)的示范性實(shí)施例的第二實(shí)施例的多層非易失性 半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備的示意性框圖16示出了根據(jù)本公開(kāi)的示范性實(shí)施例的圖15的查找矩陣的更加詳細(xì) 的示意性框圖；信號(hào)的示意圖；和
圖18示出了根據(jù)本公開(kāi)的示范性實(shí)施例的由圖17的遞增階躍脈沖編程 (ISPP)信號(hào)引起的閾值電壓(Vth)分布的示意圖。
具體實(shí)施例方式
本公開(kāi)提供一種在實(shí)現(xiàn)控制方案的最佳工作條件下驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)單元的方 法，其中該控制方案將存儲(chǔ)單元陳列分成多個(gè)預(yù)定的組。要被驅(qū)動(dòng)和控制的 示范性的非易失性存儲(chǔ)設(shè)備可以具有至少兩個(gè)存儲(chǔ)單元，它們具有隨結(jié)構(gòu) 形狀或位置而變的特征;查找矩陣，用于存儲(chǔ)關(guān)于特征塊組集(set)的信息 并且根據(jù)地址信號(hào)傳送該數(shù)據(jù)；和狀態(tài)機(jī)，用于基于各個(gè)塊組集的特征信息 控制各個(gè)存儲(chǔ)單元的最佳工作條件。
如圖1所示，多層非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備的編程(PGM)脈沖概括地 由參考數(shù)字100表示。編程脈沖100具有單元數(shù)相對(duì)于闊值電壓的特征曲線 110,其被繪制為垂直軸上的單元數(shù)(# cell )相對(duì)于水平軸上的閾值電壓(Vth) 的函lt。脈沖100包括第一層步進(jìn)編程電壓(Vpgm)120和第二層步進(jìn)Vpgm
間的函^:。第一層Vpgm 120具有開(kāi)始電壓電平112和停止電壓電平114, 具有第一步間增量AISPPo。第二層Vpgm 130具有開(kāi)始電壓電平116和停止 電壓電平118，具有第二步間增量AlSPPe。因而，第一層Vpgm 120具有第 一單元數(shù)相對(duì)于Vth的特征曲線122,第二層Vpgm 130具有第二單元數(shù)相 對(duì)于Vth的特征曲線132。第一和第二特征曲線的總和是第三單元數(shù)相對(duì)于 Vth的特征曲線140。
轉(zhuǎn)到圖2，第一實(shí)施例的多層非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備概括地由參考數(shù) 字200表示。存儲(chǔ)設(shè)備200包括具有備用區(qū)212的單元陣列210、連接到單 元陣列的行譯碼器220、連接到單元陣列的頁(yè)緩沖器230、連接到該頁(yè)緩沖 器和行譯碼器的周期性的狀態(tài)機(jī)240、連接到該周期性的狀態(tài)機(jī)、頁(yè)緩沖器 和行譯碼器的模擬控制機(jī)250、連接到該周期性的狀態(tài)機(jī)的地址邏輯260、 連接到該周期性的狀態(tài)機(jī)的命令邏輯270、連接到該周期性的狀態(tài)機(jī)的電源 檢測(cè)器280、連接到該周期性的狀態(tài)機(jī)且用于輸出準(zhǔn)備/忙碌(R/B)信號(hào)的 R/B單元290、和查找矩陣300。這里，查找矩陣300連接到地址邏輯260、模擬控制機(jī)250、周期性的狀態(tài)機(jī)240和頁(yè)緩沖器230,用于從頁(yè)緩沖器接 收特定的信號(hào)數(shù)據(jù)(SDATA)并且將查找數(shù)據(jù)提供給模擬控制機(jī)和周期性的 狀態(tài)機(jī)。
SDATA可以包括用于一個(gè)或多個(gè)特定的存儲(chǔ)單元的諸如線寬度的結(jié)構(gòu) 信息、諸如線電容或要穩(wěn)定的時(shí)間的測(cè)試信息、以及類似的信息或特征。優(yōu) 選地，對(duì)于第一層和第二層的存儲(chǔ)單元陣列，和/或?qū)τ诖鎯?chǔ)單元的奇數(shù)和偶 數(shù)編號(hào)的塊，SDATA是不同的。
在第一實(shí)施例的存儲(chǔ)設(shè)備200的操作中，備用區(qū)212包含與各個(gè)塊組有 關(guān)的非易失性的高級(jí)信息，用于編程、讀取和擦除工作條件。當(dāng)存儲(chǔ)設(shè)備200 加電時(shí)，該信息被從備用區(qū)212傳送到查找矩陣300。狀態(tài)機(jī)240基于來(lái)自 于查找矩陣300的數(shù)據(jù)控制單元陣列210的各個(gè)存儲(chǔ)塊的最佳工作條件。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖3，更詳細(xì)地示出了圖2的查找矩陣300。查找矩陣300包 括地址比較器310，用于從圖2的地址邏輯260接收地址信號(hào)；查找表320， 用于從圖2的狀態(tài)機(jī)240接收控制信號(hào)以及從圖2的頁(yè)緩沖器230接收 SDATA;和N到1多路復(fù)用器(mux) 330,連接到地址比較器和查找表， 用于接收n位地址和nxk位查找信號(hào)，以輸出k位的SDATAi到圖2的模 擬控制機(jī)250和/或周期性的狀態(tài)機(jī)240。這里，查找表320包括塊組0集322、 塊組1集324、直到塊組n集328。優(yōu)選地，寄存器、鎖存器等可以用來(lái)存 儲(chǔ)來(lái)自于塊組n集的數(shù)據(jù)。SDATAi被定義為在最佳工作條件下用于各個(gè)存 儲(chǔ)塊組的各個(gè)塊組集信息的信號(hào)。第一實(shí)施例的查找矩陣300可以被實(shí)現(xiàn)在 易失性RAM中。
如圖4所示，塊組集實(shí)施方式概括地由參考數(shù)字400表示。該實(shí)施方式 包括連接到周期性的狀態(tài)機(jī)和/或頁(yè)緩沖器410的塊組集422，頁(yè)緩沖器輸出 頁(yè)分組信息。塊組集422包括編程條件423和讀取條件425。在可替換的實(shí) 施例中，塊組集可以進(jìn)一步包括單獨(dú)的擦除條件。
編程條件423可以包括遞增階躍脈沖編程(ISPP)、開(kāi)始電壓、控制電 壓(例如，Vpp、 Vpass)、循環(huán)數(shù)、單個(gè)循環(huán)編程時(shí)間、每個(gè)狀態(tài)的校驗(yàn)電 壓以及類似的信息。讀取條件425可以包括選擇讀取電壓、控制電壓(例如， Vread、 Vblslf)、單個(gè)循環(huán)讀取時(shí)間以及類似的信息。
塊組集和備用區(qū)可以例如在最佳的工作條件下存儲(chǔ)圖2的單元陣列240 的存儲(chǔ)單元的SDATA。工作條件包括編程/讀取/4察除條件，諸如字線電壓、位線電壓、阱電壓及其時(shí)間要求。如果該信息僅僅是編程/讀取工作條件的特 征，則控制方案可以將存儲(chǔ)單元陣列分成多個(gè)預(yù)定的頁(yè)。如果該信息是編程 /讀取/擦除工作條件的特征，則控制方案可以將存儲(chǔ)單元陣列分成多個(gè)預(yù)定 的塊。
轉(zhuǎn)到圖5，具有塊組的查找矩陣概括地由參考數(shù)字500表示。這里，具 有塊組的矩陣包括被配置用于從狀態(tài)機(jī)接收塊504的查找矩陣502。塊504 ^皮編號(hào)為從0到m，在這里其凈皮分成塊組0、 k和n。
矩陣502包括用于接收地址信號(hào)的地址比較器510、用于接收控制信號(hào) 和塊組SDATA的查找表520、和連接到地址比較器和查找表以接收n位地 址和nxk位查找信號(hào)以輸出k位數(shù)據(jù)的N到1多路復(fù)用器530。這里，查 找表320包4舌塊組0集522、塊組k集526,直到塊組n集528。
在此查找表實(shí)施例的操作中，SDATA通過(guò)周期性的狀態(tài)機(jī)被存儲(chǔ)在查
的制造和測(cè)試之后預(yù)先確定。在可替換實(shí)施例中，塊組集和/或其特定特征可 以由存儲(chǔ)設(shè)備自身自適應(yīng)地確定。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖6，第一塊分組的例子概括地由參考數(shù)字600表示。塊分組 600包括第一層的矩陣O中的塊組612、 614和616、第二層的矩陣O中的塊 組622、 624和626、第一層的矩陣1中的塊組632、 634和636、以及第二 層的矩陣1中的塊組642、 644和646。這里，每個(gè)跨度(span)的0到m 塊被分成三個(gè)塊組。
如圖7所示，第二塊分組的例子概括地由參考數(shù)字700表示。塊分組700 包括第一層矩陣O中的塊組710、第二層矩陣O中的塊組720、第一層矩陣l 中的塊組730以及第二層矩陣1中的塊組740。這里，每個(gè)跨度的0到m塊 是單個(gè)塊組。
轉(zhuǎn)到圖8,第三塊分組的例子概括地由參考數(shù)字800表示。塊分組800 包括塊組810，包括第一層矩陣O (由812表示)和第二層矩陣O (由814 表示)；以及塊組830，包括第一層矩陣1 (由832表示)和第二層矩陣1 (由
度O到m的塊。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖9，第四塊分組的例子概括地由參考數(shù)字900表示。塊分組 900包括塊組910，包括第一層矩陣O (由912表示)和第一層矩陣l (由914表示)；以及塊組920,包括第二層矩陣0 (由922表示)和第二層矩陣 1 (由924表示)。也就是說(shuō)，每個(gè)塊組在單個(gè)塊組中包括用于相同的層的兩 個(gè)跨度0到m的塊
如圖IO所示，查找矩陣設(shè)置的控制方法概括地由參考數(shù)字1000表示。 這里，執(zhí)行加電序列的功能塊1010將控制傳遞到執(zhí)行加電重置的功能塊 1020，該功能塊1020將控制傳遞到設(shè)置忙碌狀態(tài)的功能塊1030，功能塊1030 依次將控制傳遞到等待塊1040。等待塊1040將控制傳遞到判定塊1050,判 定塊1050確定內(nèi)部產(chǎn)生的電壓電平是否等于目標(biāo)電平。如果不相等，則判 定塊將控制傳遞回到等待塊1040。但是，如果相等，則判定塊將控制傳遞到 從備用陣列讀取數(shù)據(jù)的功能塊1060。例如，塊1050可以穩(wěn)定Vcc。功能塊 1060依次將控制傳遞到將讀取的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在查找矩陣中的功能塊1070。功 能塊1070將控制傳遞到設(shè)置準(zhǔn)備狀態(tài)的功能塊1080。
在操作中，當(dāng)開(kāi)啟電源時(shí)，存儲(chǔ)設(shè)備執(zhí)行加電重置序列，存儲(chǔ)設(shè)備的忙 碌信號(hào)將它移動(dòng)到'設(shè)置忙碌，狀態(tài)。在'等待，狀態(tài)之后，它確定內(nèi)部產(chǎn) 生的電平是否已經(jīng)達(dá)到目標(biāo)電平。如果產(chǎn)生的電平已經(jīng)達(dá)到目標(biāo)電平，則 SDATA被從備用區(qū)傳送并且存儲(chǔ)在查找矩陣中。之后，忙碌信號(hào)被禁止， 并且該設(shè)備前進(jìn)到準(zhǔn)備狀態(tài)。
轉(zhuǎn)到圖ll,存儲(chǔ)單元編程方法概括地由參考數(shù)字1100表示。功能塊1110 執(zhí)行命令集并且將控制傳遞到并行的功能塊1112和1118。功能塊1112比較 塊地址并且將控制傳遞到功能塊1114。功能塊1114例如根據(jù)頁(yè)地址選擇各 個(gè)塊組集的信息，并且將控制傳遞到功能塊1116。功能塊1116依次實(shí)現(xiàn)預(yù) 定的設(shè)置加載，諸如電壓、定時(shí)等等，并且將控制傳遞到功能塊1120。同時(shí)， 并行的功能塊1118執(zhí)行數(shù)據(jù)加載并且將控制傳遞到功能塊1120。當(dāng)兩個(gè)功 能塊1116和1118已經(jīng)將控制傳遞到功能塊1120時(shí)，功能塊1120變?yōu)榧せ?的并且執(zhí)行開(kāi)始操作。
接著，功能塊1120將控制傳遞到功能塊1122,功能塊1122利用包括開(kāi) 始電壓、Vpass、循環(huán)數(shù)、脈沖寬度等的預(yù)定設(shè)置來(lái)進(jìn)行編程執(zhí)行。功能塊 1122將控制傳遞到判定塊1124，判定塊1124確定所有的單元是否已被編程。 如果是，則判定塊1124將控制傳遞至功能塊1126，指示成功完成。如果不， 則判定塊1124將控制傳遞到另一個(gè)判定塊1128,該判定塊1128確定循環(huán)計(jì) 數(shù)器i是否已經(jīng)達(dá)到值NP， NP指示最大循環(huán)數(shù)。如果是，則判定塊1128將控制傳遞到功能塊1130，指示有錯(cuò)誤地完成。如果不，則判定塊1128將 控制傳遞到功能塊1132，該功能塊1132將循環(huán)計(jì)it器i加1并且將控制傳 遞到功能塊1134。功能塊1134依次將Vpgm增加ISPP，并且將控制傳遞到 功能塊1122。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖12，存儲(chǔ)單元擦除方法概括地由參考數(shù)字1200表示。存儲(chǔ) 單元擦除方法1200與圖11的存儲(chǔ)單元編程方法相似，因此重復(fù)的圖和描述 可以被省去。存儲(chǔ)單元擦除方法1200包括功能塊1210，其執(zhí)行命令集并且 將控制傳遞到功能塊1212。功能塊1112比較塊地址并且將控制傳遞到功能 塊1214。功能塊1214例如根據(jù)塊地址選擇各個(gè)塊組集的SDATA，并且將控 制傳遞到功能塊1216。 1216依次實(shí)現(xiàn)預(yù)定的設(shè)置加載，諸如電壓、定時(shí)等 等，并且將控制傳遞到功能塊1220。
如圖13所示，存儲(chǔ)單元讀取方法概括地由參考數(shù)字1300表示。存儲(chǔ)單 元讀取方法1300分別與圖11和12的存儲(chǔ)單元編程方法1100和擦除方法 1200相似，因此重復(fù)的圖和描述可以被省去。在存儲(chǔ)單元讀取方法1300中， 功能塊1310執(zhí)行命令集并且將控制傳遞到功能塊1312。功能塊1312比較塊 地址并且將控制傳遞到功能塊1314。功能塊1314例如根據(jù)頁(yè)地址選擇各個(gè) 塊組集的信息，并且將控制傳遞到功能塊1316。功能塊1316依次實(shí)現(xiàn)預(yù)定 的i殳置加載，諸如電壓、定時(shí)等等，并且將控制傳遞到功能塊1320。
轉(zhuǎn)到圖14，遞增階躍脈沖編程(ISPP)信號(hào)概括地由參考數(shù)字1400表 示。ISPP信號(hào)被繪制為垂直軸上的電壓相對(duì)于水平軸上的時(shí)間的函數(shù)。ISPP 信號(hào)是在地和增加的最大電壓之間變化的脈沖信號(hào)。第一脈沖的最大電壓是 電壓電勢(shì)Vpgm—start，每個(gè)隨后的脈沖被增加delta—ISPP電壓階躍，直到最 大循環(huán)數(shù)(NP)已被達(dá)到。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖15，第二實(shí)施例的多層非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備概括地由參 考數(shù)字1500表示。存儲(chǔ)設(shè)備1500包括不需要具有備用區(qū)的單元陣列1510、 連接到該單元陣列的核心控制/設(shè)備塊1520、連接到該核心控制/設(shè)備塊的周 期性的狀態(tài)機(jī)1540、連接到該周期性的狀態(tài)機(jī)和核心控制/設(shè)備塊的模擬控 制機(jī)1550、連接到周期性的狀態(tài)機(jī)的地址邏輯1560、連接到周期性的狀態(tài) 機(jī)的命令邏輯1570、以及查找矩陣1600。這里，查找矩陣1600連接到地址 邏輯1560、模擬控制機(jī)1550和周期性的狀態(tài)機(jī)1540，用于將查找數(shù)據(jù)提供 給模擬控制機(jī)和周期性的狀態(tài)機(jī)。周期性的狀態(tài)機(jī)1540包括連接到定時(shí)器控制1544的核心控制邏輯 1542。定時(shí)器控制連接到調(diào)度器1546。調(diào)度器依次連接到核心控制邏輯和循 環(huán)計(jì)數(shù)器1548 二者，循環(huán)計(jì)數(shù)器1548也連接到核心控制邏輯。
模擬控制機(jī)1550包括連接到電荷泵1552的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器1551，用于將 CLKD信號(hào)提供給電荷泵。電荷泵將增加的電壓提供給電壓調(diào)節(jié)器1553，并 且將輸出提供給核心控制/驅(qū)動(dòng)器塊1520。電壓調(diào)節(jié)器連接在電荷泵和時(shí)鐘 驅(qū)動(dòng)器之間，用于將CLK信號(hào)提供給時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器。電壓基準(zhǔn)1554將Vref 信號(hào)提供給電壓調(diào)節(jié)器，以及振蕩器將OSC信號(hào)提供給電壓調(diào)節(jié)器。間接 矢量控制(IVC)單元1556將另一個(gè)輸出提供給核心控制/馬區(qū)動(dòng)器塊1520。
查找數(shù)據(jù)可以包括SDATA， SDATA具有一個(gè)或多個(gè)特定的存儲(chǔ)單元的 諸如線寬度的結(jié)構(gòu)信息、諸如線電容或要穩(wěn)定的時(shí)間的測(cè)試信息、以及相似 的信息或特征。優(yōu)選地，對(duì)于第一層和第二層的存儲(chǔ)單元陳列，和/或?qū)τ诖?儲(chǔ)單元的奇數(shù)和偶數(shù)編號(hào)的塊，SDATA是不同的。
在第二實(shí)施例的存儲(chǔ)設(shè)備1500的操作中，查找矩陣本身被實(shí)現(xiàn)在非易 失性或閃速存儲(chǔ)器中，因此它不需要來(lái)自于備用區(qū)的啟動(dòng)信息。這與圖2的 實(shí)施例200相反。狀態(tài)機(jī)1540基于來(lái)自于查找矩陣1600的數(shù)據(jù)控制單元陣 列1510的各個(gè)存儲(chǔ)塊的最佳工作條件。
如圖16所示，更詳細(xì)地示出了圖15的查找矩陣1600。查找矩陣1600 包括地址比較器1610，用于從圖15的地址邏輯1560接收地址信號(hào)；查找 表1620,用于從圖2的狀態(tài)機(jī)1540接收控制信號(hào)；和N到1多路復(fù)用器(mux) 330,連接到地址比較器和查找表，用于接收n位地址和nxk位查找信號(hào)， 以將k位的SDATAi輸出到圖2的模擬控制機(jī)1550和/或周期性的狀態(tài)機(jī) 1540。
查找表1620包括塊組O集1622、塊組1集1624、直到塊組n集1626。 優(yōu)選地，非易失類型的設(shè)備可以用來(lái)存儲(chǔ)來(lái)自于塊組集的數(shù)據(jù)。這里，每個(gè) 塊組集1622-1626 一皮存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中，并且包括連接到鎖存器1629 的存儲(chǔ)陣列1627。 SDATAi被定義為在最佳工作條件下用于各個(gè)存儲(chǔ)塊組的 各個(gè)塊組集信息的信號(hào)。
在操作中，查找矩陣從地址邏輯接收地址，并且將相應(yīng)的塊組集信息發(fā) 送到模擬控制機(jī)或周期性的狀態(tài)機(jī)中的至少一個(gè)。由于信息最初被存儲(chǔ)在查 找矩陣中，因此不需要備用區(qū)。轉(zhuǎn)到圖17，遞增階躍脈沖編程(ISPP)信號(hào)概括地由參考數(shù)字1700表 示。ISPP信號(hào)被繪制為垂直軸上的電壓相對(duì)于水平軸上的時(shí)間的函數(shù)。ISPP 信號(hào)是在最小和增加的最大電壓之間變化的脈沖信號(hào)。第一循環(huán)的最大電壓 是電壓電勢(shì)Vpgm一start,每個(gè)隨后的循環(huán)的脈沖被增加delta—ISPP電壓階躍， 直到最大循環(huán)數(shù)(NP)已被達(dá)到。這里，delta一Vpgm電壓階躍等于delta_Vth 閾值電壓階躍。第N循環(huán)Vpgm電壓等于Vpgm_start加上(N-l )倍的 delta一Vpgm。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖18,由圖17的遞增階躍脈沖編程(ISPP)信號(hào)1700引起的 閾值電壓(Vth)分布概括地由參考數(shù)字1800表示。這里，值為"1"的存 儲(chǔ)單元具有Vth分布1810。另一方面，值為"0"的存儲(chǔ)單元具有第一循環(huán) 之后的Vth分布Loopl 、第二循環(huán)之后的Loop2、第三循環(huán)之后的Loop3以 及最后或第N循環(huán)之后的Lo叩4。每個(gè)連續(xù)的循環(huán)的最小電壓電平大于前一 循環(huán)的最小電壓電平加上delta—Vpgm。在第N循環(huán)之后，所有值為"0"的 存儲(chǔ)單元的電壓分布滿足或大于最小良好電壓(Vf)。最終電壓分布的寬度 等于delta—Vpgm加上噪聲因子。
在操作中，通過(guò)使用控制存儲(chǔ)單元的Vth的增量階躍脈沖編程(ISPP ) 方法來(lái)準(zhǔn)確地控制NAND閃速存儲(chǔ)設(shè)備的閾值電壓(Vth)分布。在ISPP 方法中，通過(guò)重復(fù)編程周期的編程循環(huán)，在各個(gè)階段中編程電壓增加確定的 增量。隨著編程操作的進(jìn)行，被編程的單元的閾值電壓被增加每個(gè)編程循環(huán) 中確定的增量。
因而，驅(qū)動(dòng)非易失性存儲(chǔ)設(shè)備的示范性實(shí)施例的方法包括確定要被驅(qū) 動(dòng)的存儲(chǔ)單元的結(jié)構(gòu)形狀和位置；以及基于該確定在最佳工作條件下驅(qū)動(dòng)存 儲(chǔ)單元。替換的實(shí)施例是可以預(yù)期的。例如，這樣的可替換方法可以被適配 為驅(qū)動(dòng)在至少第一層和第二層中具有存儲(chǔ)器陣列的非易失性存儲(chǔ)設(shè)備，其中 存儲(chǔ)器陣列被布置成第一層、第二層、和/或這二者的一部分中的矩陣或塊組 集程度(extent)。工作條件可以包括編程、讀取和/或擦除工作條件，其中層、 矩陣和/或塊組集的工作條件彼此不同。
在其它實(shí)施例中，較大的塊或較小的頁(yè)可以被用來(lái)根據(jù)要被執(zhí)行的操作 分組。例如，對(duì)于NAND型閃速存儲(chǔ)設(shè)備，編程和讀取操作優(yōu)選地使用頁(yè) 分組。另一方面，對(duì)于NAND型閃速存儲(chǔ)設(shè)備，擦除操作優(yōu)選地使用塊分 組。這里，例如頁(yè)大小或深度可以是8K字節(jié)。另一個(gè)可替換實(shí)施例包括多電平單元(MLC),其中單觸發(fā)分布很寬。 為了使得MLC分布更寬，期望通過(guò)修改這里提供的編程方法來(lái)使得編程分 布更緊密。
盡管這里參考附圖描述了說(shuō)明性實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解，本公開(kāi)不局限 于那些精確的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本公開(kāi)的范圍或精神的情況 下可以做出各種其它改變和修改。所有這樣的改變和修改預(yù)期被包括在所附 權(quán)利要求書(shū)所闡述的本公開(kāi)的范圍內(nèi)。
對(duì)相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用 本申請(qǐng)是2008年2月22日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)No. 12/035,732的部分延續(xù)， 并且要求于2008年7月7日在韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請(qǐng)No. 10-2008-0065678的優(yōu)先權(quán)，它們的全部?jī)?nèi)容通過(guò)參照而^f皮合并與此。
權(quán)利要求
1.一種存儲(chǔ)設(shè)備，包括多個(gè)存儲(chǔ)單元，被組織成多個(gè)組；和控制電路，具有查找矩陣，用于為該多個(gè)組的每一個(gè)提供控制參數(shù)，其中每個(gè)組的特征被存儲(chǔ)在該查找矩陣中，以及每個(gè)組的控制參數(shù)對(duì)應(yīng)于所存儲(chǔ)的該組的特征。
2. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，該多個(gè)組的每一個(gè)具有根據(jù)該組在該設(shè)備 的結(jié)構(gòu)內(nèi)的位置而不同的特征。
3. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，該多個(gè)組的每一個(gè)具有根據(jù)該設(shè)備的電子 測(cè)試結(jié)果而不同的特征。
4. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括具有備用區(qū)的存儲(chǔ)器陣列， 其中該特征被從該備用區(qū)中檢索并且存儲(chǔ)在該查找矩陣中。
5. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，還包括存儲(chǔ)器陣列，其中該查找表是與該存儲(chǔ)器陣列分開(kāi)的非易失性存儲(chǔ)器，并且該特征由 該查找表提供。
6. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，每個(gè)組的特征包括編程條件、讀取條件或 擦除條件中的至少一個(gè)。
7. 如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，該編程條件包括遞增階躍脈沖編程電壓、 開(kāi)始電壓、編程控制電壓、最大循環(huán)數(shù)、 一次循環(huán)編程時(shí)間、或每個(gè)狀態(tài)的 校驗(yàn)電壓中的至少 一 個(gè)。
8. 如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，該讀取條件包括選4奪讀取電壓、讀取控制 電壓或一次循環(huán)讀fc時(shí)間中的至少一個(gè)。
9. 如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，該擦除條件包括擦除電壓或擦除時(shí)間中的 至少一個(gè)。
10. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中每個(gè)組的至少一個(gè)控制參數(shù)的范圍 不同于每個(gè)其它組的至少一個(gè)控制參數(shù)的范圍。
11. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中該存儲(chǔ)單元是NAND閃速存儲(chǔ)器。
12. 如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，該控制參數(shù)包括應(yīng)用于NAND閃速存 儲(chǔ)器的頁(yè)的至少 一個(gè)循環(huán)編程電壓。
13. 如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，該控制參數(shù)包括應(yīng)用于NAND閃速存儲(chǔ)器的頁(yè)的至少一個(gè)循環(huán)讀取電壓。
14. 如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，該控制參數(shù)包括應(yīng)用于NAND閃速存 儲(chǔ)器的塊的至少一個(gè)擦除電壓。
15. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中該存儲(chǔ)單元是非易失性的。
16. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，該多個(gè)存儲(chǔ)單元包括至少兩層存儲(chǔ)單元， 其中對(duì)于每個(gè)層，存儲(chǔ)的特征和提供的控制參數(shù)是不同的。
17. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，該查找矩陣包括 查找表，具有多個(gè)組的至少一個(gè)特征； 地址比較器；和多路復(fù)用器，連接到地址比較器和查找表，用于提供對(duì)應(yīng)于該地址的組 的特征。
18. 如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，該查找矩陣還包括用于存儲(chǔ)組特征的非 易失性存儲(chǔ)器而不具有備用區(qū)。
19. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中該多個(gè)存儲(chǔ)單元中的每一個(gè)具有相 同數(shù)目的邏輯電平。
20. —種驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備的方法，該方法包括 將多個(gè)存儲(chǔ)單元組織成多個(gè)組； 將每個(gè)組的特征存儲(chǔ)在查找矩陣中；為多個(gè)組的每一個(gè)提供控制參數(shù)，其中每個(gè)組的控制參數(shù)對(duì)應(yīng)于它的存 儲(chǔ)的特征；以及根據(jù)每個(gè)組提供的控制參數(shù)驅(qū)動(dòng)每個(gè)存儲(chǔ)單元。
21. 如權(quán)利要求20所述的方法，該多個(gè)組的每一個(gè)具有根據(jù)該組在該設(shè) 備的結(jié)構(gòu)內(nèi)的位置而不同的特征。
22. 如權(quán)利要求20所述的方法，還包括 電子測(cè)試該設(shè)備的代表性樣本；以及 根據(jù)該電子測(cè)試的結(jié)果分配多個(gè)組的每一個(gè)的特征。
23. 如權(quán)利要求20所述的方法，還包括 從存儲(chǔ)設(shè)備的備用區(qū)檢索特征；以及 將特征存儲(chǔ)在查找矩陣中。
24.如權(quán)利要求20所述的方法，還包括將組特征存儲(chǔ)在查找矩陣中， 其中該查找矩陣具有非易失性存儲(chǔ)器。
25. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中每個(gè)組的特征包括編程條件、讀取 條件或擦除條件中的至少 一個(gè)。
26. 如權(quán)利要求25所述的方法，其中該編程條件包括遞增階躍脈沖編程 電壓、開(kāi)始電壓、編程控制電壓、最大循環(huán)數(shù)、 一次循環(huán)編程時(shí)間、或每個(gè) 狀態(tài)的校驗(yàn)電壓中的至少 一 個(gè)。
27. 如權(quán)利要求25所述的方法，其中該讀取條件包括選擇讀取電壓、讀 ^U空制電壓或一次循環(huán)讀^F又時(shí)間中的至少一個(gè)。
28. 如權(quán)利要求25所述的方法，其中該擦除條件包括擦除電壓或擦除時(shí) 間中的至少一個(gè)。
29. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中每個(gè)組的至少一個(gè)控制參數(shù)的范圍 不同于每個(gè)其它組的至少一個(gè)控制參數(shù)的范圍。
30. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中該存儲(chǔ)單元是NAND閃速存儲(chǔ)器。
31. 如權(quán)利要求30所述的方法，其中該控制參數(shù)包括應(yīng)用于NAND閃 速存儲(chǔ)器的頁(yè)的至少一個(gè)循環(huán)編程電壓。
32. 如權(quán)利要求30所述的方法，其中該控制參數(shù)包括應(yīng)用于NAND閃 速存儲(chǔ)器的頁(yè)的至少 一個(gè)循環(huán)讀取電壓。
33. 如權(quán)利要求30所述的方法，其中該控制參數(shù)包括應(yīng)用于NAND閃 速存儲(chǔ)器的塊的至少一個(gè)擦除電壓。
34. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中該存儲(chǔ)單元是非易失性的。
35. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中該多個(gè)存儲(chǔ)單元包括至少兩層存儲(chǔ) 單元，以及對(duì)于每個(gè)層，存儲(chǔ)的特征和提供的控制參數(shù)是不同的。
36. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中該存儲(chǔ)單元是NAND閃速存儲(chǔ)器 以及每個(gè)組是存儲(chǔ)塊，該方法還包括比較要被存取的存儲(chǔ)單元的頁(yè)地址與組的塊地址； 選擇包括該頁(yè)地址的組的特征；以及使用對(duì)應(yīng)于所選擇的組特征的控制參數(shù)，該控制參數(shù)至少包括電壓電平 和定時(shí)周期。
37. 如權(quán)利要求20所迷的方法，其中多個(gè)存儲(chǔ)單元中的每一個(gè)具有相同 數(shù)目的邏輯電平。
全文摘要
提供了一種多層非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的自適應(yīng)控制的方法和設(shè)備，該設(shè)備包括多個(gè)存儲(chǔ)單元，被組織成多個(gè)組；和控制電路，具有查找矩陣，用于提供該多個(gè)組的每一個(gè)的控制參數(shù)，其中每個(gè)組的特征被存儲(chǔ)在該查找矩陣中，以及每個(gè)組的控制參數(shù)對(duì)應(yīng)于所存儲(chǔ)的該組的特征；該方法包括將多個(gè)存儲(chǔ)單元組織成多個(gè)組；將每個(gè)組的特征存儲(chǔ)在查找矩陣中；提供多個(gè)組的每一個(gè)的控制參數(shù)，其中每個(gè)組的控制參數(shù)對(duì)應(yīng)于它的存儲(chǔ)的特征；以及根據(jù)它的提供的控制參數(shù)驅(qū)動(dòng)每個(gè)存儲(chǔ)單元。
文檔編號(hào)G11C16/06GK101625896SQ20091015875
公開(kāi)日2010年1月13日 申請(qǐng)日期2009年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月7日
發(fā)明者姜明坤, 樸起臺(tái), 金杜坤 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社