專利名稱：具有極性控制的每單元多比特(mbc)的非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備和系統(tǒng)及其編程方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及非易失性存儲(chǔ)器系統(tǒng)，更具體地，涉及具有數(shù)據(jù)極性控制的非易 失性每單元多比特(MBC)的存儲(chǔ)器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的每單元單比特的存儲(chǔ)器裝置中，存儲(chǔ)單元呈現(xiàn)兩種信息存儲(chǔ)狀態(tài)中的一 種，或者“打開”狀態(tài)或者“關(guān)閉”狀態(tài)?！按蜷_”或者“關(guān)閉”的二值狀況限定了信息的一個(gè) 比特。結(jié)果，能夠存儲(chǔ)η比特?cái)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)器裝置需要(η個(gè))獨(dú)立的存儲(chǔ)單元。增加使用每單元單比特存儲(chǔ)器裝置存儲(chǔ)的比特?cái)?shù)目需要以與所要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)比 特?cái)?shù)目一對(duì)一的方式增加存儲(chǔ)單元的數(shù)量。用于增加在包括單比特容量單元的存儲(chǔ)器裝 置中存儲(chǔ)的存儲(chǔ)比特的數(shù)量的方法依賴于以下技術(shù)例如制造包括更多存儲(chǔ)單元的較大芯 片、或者使用改進(jìn)的光刻技術(shù)來(lái)構(gòu)建更小的存儲(chǔ)單元。減少存儲(chǔ)單元的尺寸使得在給定面 積的單個(gè)芯片上能夠放置更多的單元。每單元單比特的替代設(shè)計(jì)是在單個(gè)存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的多個(gè)比特。已經(jīng)遵循上 述方法的一種存儲(chǔ)器是電可擦并且可編程的裝置，稱為閃速存儲(chǔ)單元。在閃速單元中，通過 在合適的時(shí)間段內(nèi)施加合適的電壓到裝置的源極、漏極和控制柵極來(lái)執(zhí)行編程。這導(dǎo)致電 子從溝道區(qū)穿隧至浮柵或者從溝道區(qū)注入到浮柵。駐留在浮柵的電荷的數(shù)量決定了在控制 柵極上為使得裝置在源極和漏極區(qū)域之間導(dǎo)電所需的電壓。該電壓被稱為單元的閾值電 壓vth。導(dǎo)電表示裝置的“打開”或者被擦除的狀態(tài)，并且對(duì)應(yīng)于1的邏輯值?！瓣P(guān)閉”或被 編程的狀態(tài)中，電流在源極和漏極區(qū)域之間不導(dǎo)通，并且該狀態(tài)對(duì)應(yīng)于0的邏輯值。通過將 單元的閾值電壓設(shè)置為合適的數(shù)值，對(duì)于一組給定的施加電壓該單元可以是導(dǎo)電或者不導(dǎo) 電。因此，通過確定在一組給定的施加電壓下單元是否導(dǎo)電，可以發(fā)現(xiàn)該單元的狀態(tài)(被編 程或者被擦除)。通過在裝置內(nèi)建立多個(gè)、不同的閾值電壓水平可產(chǎn)生每單元多比特(MBC)的閃速 存儲(chǔ)單元。每個(gè)不同的閾值電壓對(duì)應(yīng)于一組數(shù)據(jù)比特。這允許多比特的二進(jìn)制數(shù)據(jù)被存儲(chǔ) 到同一存儲(chǔ)單元。當(dāng)讀取存儲(chǔ)單元的狀態(tài)時(shí)，每個(gè)單元具有二進(jìn)制解碼值，該二進(jìn)制解碼值 對(duì)應(yīng)于一個(gè)數(shù)值，該數(shù)值依賴于在單元的當(dāng)前閾值電壓水平下該單元的導(dǎo)電狀況。該閾值 電壓水平指示表示被編程到該單元的數(shù)據(jù)的比特組，對(duì)于該閾值電壓水平，該單元與具有 預(yù)選的輸入值的感應(yīng)放大器相比較。適合的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)要求MBC存儲(chǔ)單元的多個(gè)閾值電壓水 平以足夠的量彼此區(qū)分，以使得單元的水平能夠以明確的方式被編程或者被擦除。被編程 到存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)和該單元的閾值電壓水平之間的關(guān)系依賴于適用于該單元的數(shù)據(jù)編碼 方案。
在編程MBC存儲(chǔ)單元時(shí)，目的在于在合適的時(shí)間段內(nèi)施加編程電壓來(lái)在浮柵中存 儲(chǔ)足夠的電荷以將閾值電壓置為期望的水平。該水平表示與待編程到該單元中的數(shù)據(jù)的編 碼相對(duì)應(yīng)的該單元狀態(tài)。但是，將雙狀態(tài)(1比特)單元的閾值電壓范圍分為多個(gè)閾值電壓 水平減少了水平之間的裕度(閾值電壓的差)。這需要使系統(tǒng)設(shè)計(jì)容差更緊密并減小編程 操作噪聲裕度，以使得可以區(qū)分相鄰的水平并減小編程誤差。但是，使編程和讀取操作閾值 電壓窗口更緊密已經(jīng)導(dǎo)致編程過程變慢，并且引入了存儲(chǔ)器系統(tǒng)誤差的另外的潛在源。2005 年 8 月 30 日授予給 Hosono 等的名稱為 “Non-volatiIekmiconductor Memory (非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器)”的美國(guó)專利No. 6，937，510，提供了一種對(duì)具有每單元多 個(gè)比特(MBC)的存儲(chǔ)單元的非易失性半導(dǎo)體裝置進(jìn)行編程和從中讀取數(shù)據(jù)的方法和設(shè)備， 該專利通過引用包含于此。但是，與其它公知的方法相比，該方法導(dǎo)致編程時(shí)間、電力消耗和編程狀態(tài)的數(shù)量 的增加，且編程狀態(tài)必須被遍歷。因此，需要研發(fā)使用MBC存儲(chǔ)單元的改進(jìn)的設(shè)備、方法和系統(tǒng)以及使用這樣的改 進(jìn)的MBC存儲(chǔ)單元的非易失性存儲(chǔ)器裝置和系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種使用MBC存儲(chǔ)單元的設(shè)備、方法和系統(tǒng)，該MBC存儲(chǔ)單 元減少用于編程給定字段數(shù)據(jù)的最高編程狀態(tài)的數(shù)量。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種每單元多比特(MBC)的非易失性存儲(chǔ)器設(shè) 備，其包括具有一個(gè)或多個(gè)電可擦的塊的存儲(chǔ)陣列。所述塊包括一個(gè)或多個(gè)可重復(fù)編程的 頁(yè)面。所述可重復(fù)編程的頁(yè)面包括共享公共字-線的上部和下部頁(yè)面。所述上部和下部頁(yè) 面包括各自的上部和下部數(shù)據(jù)字段。所述上部和下部數(shù)據(jù)字段包括各自的MBC存儲(chǔ)單元的 虛擬上部和下部單元。所述MBC存儲(chǔ)單元具有各自的閾值電壓，所述閾值電壓可從最低電 壓水平順序編程到第一水平、第二水平、第三水平或第四水平中所選擇的一個(gè)。編程下部單 元包括將各自的閾值電壓從第一閾值電壓水平編程到第二閾值電壓水平。編程上部單元包 括將各自的閾值電壓從第一閾值電壓水平編程到第四閾值電壓水平或者從第二閾值電壓 水平編程到第三閾值電壓水平。該設(shè)備還包括控制器，用于寫數(shù)據(jù)到所述存儲(chǔ)陣列，其中所 述控制器選擇性地反相數(shù)據(jù)來(lái)最大化要被編程的下部頁(yè)面內(nèi)的比特?cái)?shù)，并且選擇性地反相 數(shù)據(jù)來(lái)最小化各自的上部頁(yè)面內(nèi)要被編程的比特?cái)?shù)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種包括每單元多比特(MBC)的非易失性存儲(chǔ)器 設(shè)備的系統(tǒng)，每單元多比特(MBC)的非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備包括包括一個(gè)或多個(gè)電可擦的 塊的存儲(chǔ)陣列。所述塊包括一個(gè)或多個(gè)可重復(fù)編程的頁(yè)面。所述可重復(fù)編程的頁(yè)面包括共 享公共字-線的上部和下部頁(yè)面。所述上部和下部頁(yè)面包括各自的上部和下部數(shù)據(jù)字段。 所述上部和下部數(shù)據(jù)字段包括各自的MBC存儲(chǔ)單元的虛擬上部和下部單元。所述MBC存儲(chǔ) 單元具有各自的閾值電壓，所述閾值電壓可從最低電壓水平順序編程到第一水平、第二水 平、第三水平或第四水平中所選擇的一個(gè)。編程下部單元包括將各自的閾值電壓從第一閾 值電壓水平編程到第二閾值電壓水平，編程上部單元包括將各自的閾值電壓從第一閾值電 壓水平編程到第四閾值電壓水平或者從第二閾值電壓水平編程到第三閾值電壓水平。該系 統(tǒng)還包括控制器，用于寫數(shù)據(jù)到所述存儲(chǔ)陣列，其中所述控制器選擇性地反相數(shù)據(jù)來(lái)最大化要被編程的下部頁(yè)面內(nèi)的比特?cái)?shù)，并且選擇性地反相數(shù)據(jù)來(lái)最小化各自的上部頁(yè)面內(nèi)要 被編程的比特?cái)?shù)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種包括每單元多比特(MBC)的非易失性存儲(chǔ)器 設(shè)備的系統(tǒng)，每單元多比特(MBC)的非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備包括具有一個(gè)或多個(gè)電可擦的塊 的存儲(chǔ)陣列。所述塊包括一個(gè)或多個(gè)可重復(fù)編程的頁(yè)面。所述可重復(fù)編程的頁(yè)面包括共享 公共字-線的上部和下部頁(yè)面。所述上部和下部頁(yè)面包括各自的上部和下部數(shù)據(jù)字段。所 述上部和下部數(shù)據(jù)字段包括各自的MBC存儲(chǔ)單元的虛擬上部和下部單元。所述MBC存儲(chǔ)單 元具有各自的閾值電壓，所述閾值電壓可從最低電壓水平順序編程到第一水平、第二水平、 第三水平或第四水平中所選擇的一個(gè)。編程下部單元包括將各自的閾值電壓從第一閾值電 壓水平編程到第二閾值電壓水平，編程上部單元包括將各自的閾值電壓從第一閾值電壓水 平編程到第四閾值電壓水平或者從第二閾值電壓水平編程到第三閾值電壓水平。該系統(tǒng)還 包括控制器，用于寫數(shù)據(jù)到所述存儲(chǔ)陣列，其中所述控制器選擇性地反相數(shù)據(jù)來(lái)最大化要 被編程的下部頁(yè)面內(nèi)的比特?cái)?shù)，并且選擇性地反相數(shù)據(jù)來(lái)最小化各自的上部頁(yè)面內(nèi)要被編 程的比特?cái)?shù)。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種編程每單元多比特(MBC)非易失性存儲(chǔ)器中 的下部頁(yè)面和上部頁(yè)面的方法，所述方法包括下列步驟計(jì)數(shù)下部數(shù)據(jù)字中為“0”的比特 數(shù)；如果下部數(shù)據(jù)字中“0”的比特?cái)?shù)少于總比特?cái)?shù)的一半則反相下部數(shù)據(jù)字中的所有比 特；用下部數(shù)據(jù)字編程下部頁(yè)面；計(jì)數(shù)上部數(shù)據(jù)字中為“0”的比特?cái)?shù)；如果上部數(shù)據(jù)字中 “0”的比特?cái)?shù)大于總比特?cái)?shù)的一半則反相上部數(shù)據(jù)字中的所有比特；和用上部數(shù)據(jù)字編程 上部頁(yè)面。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種讀取每單元多比特(MBC)非易失性存儲(chǔ)器中 的數(shù)據(jù)的方法，包括下列步驟感應(yīng)頁(yè)面內(nèi)MBC單元的閾值電壓；通過將所述閾值電壓與預(yù) 定的電壓參考相比較來(lái)提供上部數(shù)據(jù)字；和如果設(shè)置有上部頁(yè)面極性標(biāo)志則反相所述上部 數(shù)據(jù)字。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種讀取每單元多比特(MBC)非易失性存儲(chǔ)器中 的數(shù)據(jù)的方法，包括下列步驟感應(yīng)頁(yè)面內(nèi)MBC單元的閾值電壓；通過將所述閾值電壓與兩 個(gè)預(yù)定的電壓參考相比較來(lái)提供下部數(shù)據(jù)字；和如果設(shè)置有下部頁(yè)面極性標(biāo)志則反相所述 下部數(shù)據(jù)字。在本領(lǐng)域的許多其他公開技術(shù)中，術(shù)語(yǔ)單層單元(SLC)和多層單元(MLC)分別用 于描述能夠存儲(chǔ)一個(gè)二進(jìn)制位的數(shù)據(jù)或者多個(gè)二進(jìn)制位的數(shù)據(jù)。在此公開文本中，為了清 楚起見，術(shù)語(yǔ)每單元單比特(SBC)和每單元多比特(MBC)分別用于描述能夠存儲(chǔ)一個(gè)二進(jìn) 制位的數(shù)據(jù)的單元或者能夠存儲(chǔ)多個(gè)二進(jìn)制位的數(shù)據(jù)的單元。注意，二進(jìn)制數(shù)據(jù)的表示可以被任意地設(shè)計(jì)為表示0或者1的閾值電壓的特定范 圍。為了方便，在此公開文本中，對(duì)于SBC存儲(chǔ)器單元使用設(shè)計(jì)被擦除/未編程的單元表示 為“1”且被編程的單元表示為“0”的一般慣例。 同樣，在此公開文本中，用于每單元存儲(chǔ)M比特的MBC存儲(chǔ)單元具有N = 2m個(gè)可能 的狀態(tài)(狀態(tài)1、狀態(tài)2、...狀態(tài)η、...狀態(tài)Ν-1、狀態(tài)N)。根據(jù)慣例，以狀態(tài)η存儲(chǔ)在MBC 存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)值是η-1的二進(jìn)制格雷碼表示的1的補(bǔ)碼(D = dM_lClM_2. . . Cl1(Ici)，其中(Itl 至(V1分別表示存儲(chǔ)在第一個(gè)頁(yè)面至第M-I個(gè)頁(yè)面中的比特。
在特定情況下，其中M = 2且N = 4，第一個(gè)頁(yè)面和第二個(gè)頁(yè)面還分別被稱為下部 頁(yè)面和上部頁(yè)面?！?1”的二進(jìn)制值由被擦除存儲(chǔ)單元的閾值電壓的第一范圍或第一狀態(tài)表 示，“ 10”的二進(jìn)制值由存儲(chǔ)單元的閾值電壓的第二范圍或第二狀態(tài)表示，“00”的二進(jìn)制值 由存儲(chǔ)單元的閾值電壓的第三范圍或第三狀態(tài)表示，“01”的二進(jìn)制由存儲(chǔ)單元的閾值電壓 的第四范圍或從最低電壓水平按順序的第四狀態(tài)表示。因此，本發(fā)明提供了與在此之前的現(xiàn)有技術(shù)相比具有更緊密分布的被編程的單元 閾值電壓(Vth)、減小的電力消耗、減小的編程時(shí)間、和增強(qiáng)的裝置可靠性的非易失性存儲(chǔ)器裝置。


根據(jù)下文結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其他特征和益處將變得顯而易見，其 中圖1是根據(jù)本發(fā)明的非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備的圖；圖2是圖1所示的塊的圖；圖3是圖2所示的頁(yè)面的圖；圖4是圖3所示的每單元多比特(MBC)的存儲(chǔ)單元的圖；圖5是圖3所示的MBC存儲(chǔ)單元的示例閾值電壓分布圖；圖6是示出圖4所示的MBC存儲(chǔ)單元的替代表示的圖；圖7是示出圖3所示的頁(yè)面的替代表示的圖；圖至8c是圖3所示的頁(yè)面的MBC存儲(chǔ)單元的示例閾值電壓分布圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的將數(shù)據(jù)字編程到下部頁(yè)面和上部頁(yè)面的方法的流程圖；圖10是圖9所示的方法的更詳細(xì)的流程圖；圖11和12是圖10所示的方法中的步驟的流程圖；圖13和14是根據(jù)本發(fā)明的讀取數(shù)據(jù)的方法的流程圖；圖15是根據(jù)本發(fā)明的包括圖1所示的非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的圖；圖16是根據(jù)本發(fā)明的非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備的圖；圖17是根據(jù)本發(fā)明的包括圖16所示的非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的圖；圖18是根據(jù)本發(fā)明的非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備的圖；圖19是根據(jù)本發(fā)明的包括圖18所示的非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的圖；圖20是根據(jù)本發(fā)明的非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備的圖；圖21是根據(jù)本發(fā)明的包括圖20所示的非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備的根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ) 器系統(tǒng)的圖；圖22A至22D是分別包括圖15、17、19和21所示的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的電裝置的圖。注意，在所有的附圖中，由相同的參考標(biāo)記來(lái)標(biāo)識(shí)相同的特征。
具體實(shí)施例方式首先參考圖1，示出了根據(jù)本發(fā)明的非易失性存儲(chǔ)器(NVM)設(shè)備100的圖。存儲(chǔ) 器設(shè)備100優(yōu)選為閃速存儲(chǔ)器，但是也可以是任意類型的EEPR0M(電可擦可編程只讀存儲(chǔ) 器)。該存儲(chǔ)器設(shè)備包括至少一個(gè)存儲(chǔ)陣列102，該存儲(chǔ)陣列102包括一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)塊104。為了公開的目的，塊被定義為存儲(chǔ)器的可擦除部分。存儲(chǔ)器設(shè)備100還包括控制器106，用于控制存儲(chǔ)陣列的功能，諸如執(zhí)行在接口 110接收的命令，將在接口 110接收的數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)陣列102，從存儲(chǔ)陣列102讀取數(shù)據(jù)和 提供數(shù)據(jù)給接口 110，以及從塊104擦除數(shù)據(jù)。控制器106包括極性控制112功能，其在下 面詳細(xì)描述。應(yīng)該注意，極性控制112可以以硬件、軟件、固件或其任意組合來(lái)實(shí)現(xiàn)，其仍在 本發(fā)明的范圍內(nèi)。為清楚起見，存儲(chǔ)陣列102和控制器106之間的互連108示為簡(jiǎn)單地示意表示 108。該互連108包括傳統(tǒng)的存儲(chǔ)器架構(gòu)，例如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的行解碼器、字 線、位線、列解碼器、頁(yè)面緩沖器和感應(yīng)放大器。參考圖2，示出了圖1所示的塊104的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。塊104包括至少一個(gè)頁(yè)面202。 為了公開的目的，頁(yè)面被定義為存儲(chǔ)器的可寫部分。字或數(shù)據(jù)字被定義為可以存儲(chǔ)在頁(yè)面 中的二進(jìn)制數(shù)。參數(shù)j被定義為數(shù)據(jù)字/頁(yè)面的寬度。參考圖3，示出了圖2所示的頁(yè)面202的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。頁(yè)面202包括數(shù)據(jù)字段302 和空閑字段304。數(shù)據(jù)字段302包括每單元多比特(MBC)存儲(chǔ)器單元306的極性?？臻e字 段304包括極性標(biāo)志308和傳統(tǒng)糾錯(cuò)碼(ECC) 310，極性標(biāo)志308將在下面詳細(xì)描述。參考圖4，示出圖3所示的示出為306的MBC存儲(chǔ)單元。MBC存儲(chǔ)單元306的閾值 電壓402可被編程為N個(gè)預(yù)定的閾值電壓中的一個(gè)。在該示例實(shí)施例中，選擇N為4。4個(gè) 預(yù)定的閾值電壓404、406、408和410對(duì)應(yīng)于狀態(tài)1到4，從最低到最高值。在圖5中，示出了頁(yè)面202的閾值電壓402的示例分布圖。y軸502表示被編程到 404、406、408和410的每個(gè)狀態(tài)的單元數(shù)，χ軸504表示對(duì)應(yīng)于404、406、408和410的每個(gè) 狀態(tài)的閾值電壓(Volts)。在該示例中，MBC存儲(chǔ)單元202大約在4個(gè)預(yù)定的閾值電壓404、 406,408和410上均勻地分布。閾值電壓優(yōu)選地與理想的預(yù)定值有小的偏差并且與鄰近的 參考電壓VKefl506、VEef2508和VKef3510有足夠的裕度，以提供可靠的操作。不對(duì)稱的預(yù)定參 考電壓506、508和510是常規(guī)閾值電壓方案的一個(gè)示例。本發(fā)明還可適用于其它閾值電壓 方案，例如本申請(qǐng)人的共同待決美國(guó)申請(qǐng)No. 2008/0062760中所描述的方案，該申請(qǐng)由Kim 于 2007 年 6 月 13 日提交，名稱為“FLASH MULTI-LEVEL THRESHOLD DISTRIBUTIONSCHEME，，， 該申請(qǐng)通過引用包含于此。圖4所示的MBC單元306的表示是物理硬件的示意表示。替代地，MBC單元306可 以表示為如圖6所示。在此示例中，MBC存儲(chǔ)單元306的4個(gè)狀態(tài)404、406、408和410被表 示為兩個(gè)虛擬SBC (每單元單比特)單元602和604，其中每一個(gè)是每單元一個(gè)比特。通常， MBC存儲(chǔ)單元中的狀態(tài)數(shù)是N，則每個(gè)單元一個(gè)比特的虛擬單元數(shù)是M = log/且N優(yōu)選為 2的整數(shù)次方。在此處所描述的實(shí)施例中，N = 4且M = 2。下部單元602和上部單元604 可使用兩個(gè)不同的行地址來(lái)尋址。而且，如圖7所示，圖3所示的頁(yè)面202可以被表示為包括虛擬下部頁(yè)面702和虛 擬上部頁(yè)面712，其可以使用兩個(gè)不同行地址獨(dú)立地尋址。下部頁(yè)面702和上部頁(yè)面712包 括各自的下部數(shù)據(jù)字段704和上部數(shù)據(jù)字段714以及各自的下部空閑字段706和上部空閑 字段716。下部數(shù)據(jù)字段704和上部數(shù)據(jù)字段714包括各自的多個(gè)(j)下部單元602和上 部單元604。下部空閑字段706和上部空閑字段712包括各自的下部頁(yè)面極性標(biāo)志708和 上部頁(yè)面極性標(biāo)志718以及各自的下部ECC 710和上部ECC 720。
另外的，塊102內(nèi)的多個(gè)下部頁(yè)面702可以被稱為下部平面(未示出)且塊102 內(nèi)的多個(gè)上部頁(yè)面712可以被稱為上部平面(未示出)。這在本領(lǐng)域內(nèi)被稱作雙平面或更 一般地多平面架構(gòu)，其中雖然每個(gè)平面物理共享相同的行解碼器、字線和單元但是可以被 獨(dú)立地尋址。當(dāng)塊104被擦除，塊中的所有MBC存儲(chǔ)單元306都被設(shè)置為狀態(tài)1404。狀態(tài)1404 對(duì)應(yīng)于已經(jīng)被擦除且按照慣例被設(shè)定為數(shù)據(jù)值“ 11”的單元。狀態(tài)M06對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)值“ 10 ”， 狀態(tài)3408對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)值“00”，狀態(tài)4410對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)值“01”。編程(存儲(chǔ)“0”)下部單元602包括將MBC單元306從狀態(tài)1404編程為狀態(tài)M06 的步驟。編程上部單元604包括將MBC單元306從狀態(tài)1404編程為狀態(tài)4410或者從狀態(tài) 2406編程為狀態(tài)3408的步驟。一般地，編程M個(gè)虛擬單元中的第m個(gè)單元包括將MBC單元306從狀態(tài)1、2、...至 中的一個(gè)狀態(tài)分別編程為狀態(tài)2m、2m-l、...至2m+1+l中的一個(gè)狀態(tài)的步驟。圖至8c示出了頁(yè)面202在擦除和寫操作之后的示例分布802、804和806。在 圖8a中，在被擦除之后，所有的單元306都處于狀態(tài)1404。在圖8b中，示出了下部數(shù)據(jù)字 段704已經(jīng)用數(shù)據(jù)字編程512之后的分布804，其中該數(shù)據(jù)字具有與“1”不同個(gè)數(shù)的“0”。 注意，如下面進(jìn)一步描述的，被編程512到狀態(tài)M06的單元306比留在狀態(tài)1404的多。在 圖8c中，示出上部數(shù)據(jù)字段714已經(jīng)用數(shù)據(jù)字編程514、516之后的分布806，其中該數(shù)據(jù)字 具有與“1”不同個(gè)數(shù)的“0”。注意，如下面進(jìn)一步描述的，較少的單元306分別被編程514、 516到狀態(tài)3408和4410。也應(yīng)該注意，與狀態(tài)1404、狀態(tài)M06和狀態(tài)3408相比圖8c中的 狀態(tài)4410具有的單元數(shù)量最少。在圖9中，示出了根據(jù)本發(fā)明將數(shù)據(jù)字編程到下部頁(yè)面702和上部頁(yè)面712的方 法的流程圖900。該方法包括用于通過選擇性地反相要被編程到下部頁(yè)面702的數(shù)據(jù)字來(lái) 用比較多的“0”和較少的“ 1 ”編程下部頁(yè)面702的步驟902 ；以及用于通過選擇性地反相 要被編程到上部頁(yè)面712的數(shù)據(jù)字來(lái)用比較多的“1”和較少的“0”編程上部頁(yè)面712的步 驟904。應(yīng)該注意步驟902和步驟904之間的虛線表示并不是在編程下部頁(yè)面702之后就 必須立刻編程相應(yīng)的上部頁(yè)面712。例如，在編程塊104內(nèi)的上部頁(yè)面712之前，可以編程 相應(yīng)的多個(gè)下部頁(yè)面702，其仍在本發(fā)明的范圍內(nèi)。圖10是圖9所示的流程圖900所描繪的方法的更詳細(xì)的流程圖1000。編程下部 頁(yè)面的步驟902包括步驟計(jì)數(shù)要被編程到下部頁(yè)面702的數(shù)據(jù)字的“0”的個(gè)數(shù)1002 ；確 定下部數(shù)據(jù)字中“0”的個(gè)數(shù)是否少于“1”的個(gè)數(shù)或者替代地小于j/2(字/頁(yè)面寬度的一 半)1004 ；如果是，則設(shè)置下部頁(yè)面極性標(biāo)志7081006，并且反相下部數(shù)據(jù)字1008 ；如果不 是，則清除該下部頁(yè)面極性標(biāo)志7081012 ；以及將下部數(shù)據(jù)字編程到下部頁(yè)面7021010 (下 面將進(jìn)一步詳細(xì)描述)。編程上部頁(yè)面904的步驟包括步驟計(jì)數(shù)要被編程到上部頁(yè)面712 的數(shù)據(jù)字的“0”的個(gè)數(shù)1014 ；確定上部數(shù)據(jù)字中“0”的個(gè)數(shù)是否多于“1”的個(gè)數(shù)或者替代 地大于j/21016 ；如果是，則設(shè)置上部頁(yè)面極性標(biāo)志7181018，并且反相上部數(shù)據(jù)字1020 ； 如果不是，則清除該上部頁(yè)面極性標(biāo)志7181024 ；以及將上部數(shù)據(jù)字編程1010到上部頁(yè)面 712(下面將進(jìn)一步詳細(xì)描述)。圖11是圖10中所示流程圖1000所描繪的方法中用于將下部數(shù)據(jù)字編程到下部 頁(yè)面702的步驟1010的流程圖。對(duì)于要被編程的數(shù)據(jù)字中的每一比特1102，如果數(shù)據(jù)比
11特是“1”則禁止編程1104或者使其保持在狀態(tài)1404 ；如果數(shù)據(jù)位是“0”則將單元從狀態(tài) 1404編程516到狀態(tài)2406。圖12是圖10中所示流程圖1000所描繪的方法中用于將上部數(shù)據(jù)字編程到上部 頁(yè)面712的步驟1022的流程圖。首先，從與上部頁(yè)面712共享相同字線的下部頁(yè)面702讀 取下部數(shù)據(jù)字。然后，對(duì)于下部數(shù)據(jù)字和上部數(shù)據(jù)字中的每一比特，如果上部/下部數(shù)據(jù)比 特是“11” 1204、1206則禁止編程1208并且單元保持在狀態(tài)1404 ；如果上部/下部數(shù)據(jù)比 特是“10” 1204,1206則將單元從狀態(tài)1406編程516到狀態(tài)4410 ；如果上部/下部數(shù)據(jù)比 特是“01” 1204、1212則禁止編程1214并且單元保持在狀態(tài)M06 ；否則如果上部/下部數(shù) 據(jù)比特是“00” 1204、1206則將單元從狀態(tài)M06編程514到狀態(tài)3408。圖13是根據(jù)本發(fā)明從上部頁(yè)面712讀取數(shù)據(jù)的方法的流程圖1300。首先，從頁(yè) 面202的每個(gè)單元306感應(yīng)1302閾值電壓402 ；如果閾值電壓不大于VKef21304且沒有設(shè) 置1306極性標(biāo)志，則上部位是“1” 1310 ；如果閾值電壓不大于乂^^口。*且設(shè)置1306 了極 性標(biāo)志，則上部位是“0” 1308 ；如果閾值電壓大于VKef21304且沒有設(shè)置極性標(biāo)志1307，則 上部位是“0” 1308 ；否則如果閾值電壓大于VKef21304且設(shè)置1307 了極性標(biāo)志，則上部位是 “1” 1310。圖14是根據(jù)本發(fā)明從下部頁(yè)面702讀取數(shù)據(jù)的方法的流程圖1400。首先，從頁(yè)面 202的每個(gè)單元306感應(yīng)1402閾值電壓402 ；如果閾值電壓小于VKefl或者大于VKef31404且 沒有設(shè)置1406極性標(biāo)志，則下部位是“1” 1410 ；如果閾值電壓小于VKefl或者大于VKef31404 且設(shè)置了極性標(biāo)志1406，則上部位是“0” 1408 ；如果閾值電壓大于VKefl并且小于VKef31404 且沒有設(shè)置1407極性標(biāo)志，則上部位是“0” 1408 ；否則如果閾值電壓大于VKefl并且小于 VEef31404且設(shè)置了 1407極性標(biāo)志，則上部位是“1” 1410。一般地，以傳統(tǒng)方式感應(yīng)MBC單元的閾值電壓，如果所感應(yīng)的閾值電壓小于VltefJlJ 所存儲(chǔ)的值是N-I (所有的都是“1”或者0的格雷碼表示的1的補(bǔ)碼)，如果所感應(yīng)的閾值 電壓在VKrf(n_d和VKrfn之間則MBC單元中所存儲(chǔ)的值是n-1的格雷碼表示的1的補(bǔ)碼，如果 MBC存儲(chǔ)單元的所感應(yīng)的閾值電壓大于Vmh)則所存儲(chǔ)的值是N-I的格雷碼表示的1的補(bǔ) 碼。而且，如果設(shè)置了相應(yīng)的極性標(biāo)志，則反相從該MBC單元讀取的值?？梢园凑諒牡贛個(gè)頁(yè)面到第一個(gè)頁(yè)面的順序來(lái)讀取M個(gè)虛擬頁(yè)面。對(duì)于讀取第 M個(gè)頁(yè)面，將閾值電壓與VRef(2M、相比較；然后對(duì)于讀取第M-I個(gè)頁(yè)面，將閾值電壓與 VRef(2M-2)和VRef3(2M-2)相比較；然后對(duì)于讀取第M-2個(gè)頁(yè)面，將閾值電壓與VRef(2M-3)、 VRem^^VRef^M-yPVRef^M-3,相比較；等等，直到第一個(gè)頁(yè)面，其中將閾值電壓與
^Eefl ^ ^Eef 3 ^ ^Eef 5' · · · ^Eef(N-I)才目 t 匕 feo圖15是根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)器系統(tǒng)1500的圖。該系統(tǒng)1500包括存儲(chǔ)器控制器 1502，其具有主機(jī)接口 1504和并行總線接口，該并行總線接口用于連接如上面所述的具有 極性控制112的一個(gè)或者多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器100。下面參考圖16和17，示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備1600和系 統(tǒng)1700，其中控制器106適于經(jīng)由系統(tǒng)總線1506與具有極性控制112的存儲(chǔ)器控制器1702
相通信。在圖18和19中，示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備1800和系統(tǒng)1900。非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備1800與圖1中所示的設(shè)備100大致相同，除了其具有串行輸 入1802和串行輸出1804，而不是并行接口 110。存儲(chǔ)器系統(tǒng)1900包括一個(gè)或者多個(gè)圖18 所示的非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備1800。具有主機(jī)接口 1504、串行輸出1904和串行輸入1906 的存儲(chǔ)器控制器1902以例如下列方式控制存儲(chǔ)系統(tǒng)1900，S卩，申請(qǐng)人的共同待決美國(guó)申 請(qǐng)No. 11/324,023中所描述的方式，該申請(qǐng)由Kim等人于2005年12月30日提交、名稱為 "MULTIPLE INDEPENDENT SERIAL LINKMEM0RY”，該申請(qǐng)通過引用包含于此。圖20和21示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備2000和系統(tǒng)2100，其 中控制器106適于經(jīng)由串行總線1904、1906與具有極性控制2104的存儲(chǔ)器控制器2102相 通信。該非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備2000與圖16中所示的設(shè)備1600大致相同，除了其具有串行 輸入1802和串行輸出1804，而不是并行接口 110。存儲(chǔ)器系統(tǒng)2100包括一個(gè)或者多個(gè)圖 20所示的非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備2000。具有主機(jī)接1504、串行輸出1904和串行輸入1906的 存儲(chǔ)器控制器2102以例如在前的申請(qǐng)No. 11/3M，023中所描述的方式控制存儲(chǔ)系統(tǒng)2100。應(yīng)該注意，雖然實(shí)施例中的系統(tǒng)具有并行接口(圖15和17)和串行接口(圖19 和21)，但具有串行和并行接口的任意組合的系統(tǒng)也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。雖然已經(jīng)描述了包括每單元2比特的MBC存儲(chǔ)單元的實(shí)施例，但是本發(fā)明也可適 用于包括每單元多于2個(gè)比特的MBC存儲(chǔ)單元的設(shè)備、方法和系統(tǒng)?？傊俅螀⒖紙D4，每單元M比特的MBC存儲(chǔ)單元306包括按順序從Vth的最低 值到最高值的N個(gè)狀態(tài)(狀態(tài)1、狀態(tài)2、...狀態(tài)η、...狀態(tài)Ν-1、狀態(tài)N)，其中，參見圖5， 狀態(tài)η表示數(shù)據(jù)值⑶，其是n-1 (n = 1至N)的格雷碼值的1的補(bǔ)碼，且其中D的LSB (最 低有效位)至D的MSB(最高有效位)表示在虛擬單元中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。將D的第m位編程 到第m個(gè)虛擬單元包括將MBC存儲(chǔ)單元從狀態(tài)1、2、. . . 2"1-1中的一個(gè)分別編程到狀態(tài)2m、
. . 2m_1+l 中的一個(gè)?？刂破鬟x擇性地反相要被編程的數(shù)據(jù)的極性以最大化在頁(yè)面1至M-I中的每個(gè)頁(yè) 面中編程的比特?cái)?shù)，并且選擇性地反相要被編程的數(shù)據(jù)的極性以最小化在第M頁(yè)面中編程 的比特?cái)?shù)。如以上所描述的，如圖22A、22B、22C和22D所分別示出的，圖15、17、19和21所示
出的存儲(chǔ)器系統(tǒng)還可以被嵌入到電裝置2200中。電裝置2200可以是例如記憶棒、固態(tài)硬 盤(SSD)、膝上型計(jì)算機(jī)、桌上型計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、音頻播放器或者如這里所描 述的本發(fā)明實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)尤其有利于的類似裝置。因此，本發(fā)明提供了用于編程每單元多比特的存儲(chǔ)單元的設(shè)備、方法和系統(tǒng)，該每 單元多比特的存儲(chǔ)單元減少了用于編程給定字段的數(shù)據(jù)的最高編程狀態(tài)的數(shù)量，并因此提 供了與在此之前的現(xiàn)有技術(shù)相比具有更緊密分布的被編程的單元閾值電壓(Vth)、減小的 電力消耗、減小的編程時(shí)間、和增強(qiáng)的裝置可靠性的非易失性存儲(chǔ)器裝置。上述的本發(fā)明的實(shí)施例僅用于示例。因此，本發(fā)明的范圍并不僅僅是由所附的權(quán) 利要求書所限制的。單元表
權(quán)利要求
1.一種每單元多比特(MBC)的非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備，包括存儲(chǔ)陣列，包括電可擦的塊；所述塊包括可重復(fù)編程的頁(yè)面；所述可重復(fù)編程的頁(yè)面包括共享公共字-線的上部和下部頁(yè)面；所述上部和下部頁(yè)面包括各自的上部和下部數(shù)據(jù)字段；所述上部和下部數(shù)據(jù)字段包括MBC存儲(chǔ)單元各自的虛擬上部和下部單元；所述MBC存儲(chǔ)單元具有各自的閾值電壓，所述閾值電壓可從最低電壓水平順序編程為 第一水平、第二水平、第三水平或第四水平中所選擇的一個(gè)，其中編程下部單元包括將各自的閾值電壓從第一閾值電壓水平編程為第二閾值電壓 水平，和編程上部單元包括將各自的閾值電壓從第一閾值電壓水平編程為第四閾值電壓水平 或者從第二閾值電壓水平編程為第三閾值電壓水平；以及控制器，用于寫數(shù)據(jù)到所述存儲(chǔ)陣列，其中所述控制器通過下述操作來(lái)控制極性，即， 選擇性地反相數(shù)據(jù)字來(lái)最大化要被編程的下部頁(yè)面內(nèi)的比特?cái)?shù)，并且選擇性地反相數(shù)據(jù)來(lái) 最小化在各自的上部頁(yè)面內(nèi)要被編程的比特?cái)?shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述上部和下部頁(yè)面包括各自的上部和下部空閑字段。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述上部和下部空閑字段包括各自的上部和下部頁(yè) 面極性標(biāo)志。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中閾值電壓的第一水平、第二水平、第三水平和第四水 平被分別限定為上部和下部單元每一個(gè)的“11”、“10”、“00”和“01”的組合。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中第一水平閾值電壓表示被擦除狀態(tài)。
6.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中第一水平閾值電壓表示未被編程的上部單元和未被 編程的下部單元。
7.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中第二水平閾值電壓表示未被編程的上部單元和編程 的下部單元。
8.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中第三水平閾值電壓表示編程的上部單元和編程的下 部單元。
9.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中第二水平閾值電壓表示編程的上部單元和未被編程 的下部單元。
10.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述上部和下部頁(yè)面進(jìn)一步包括各自的上部和下 部空閑字段。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述上部和下部空閑字段包括各自的上部和下部 極性標(biāo)志。
12.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述控制器包括用于從所述存儲(chǔ)陣列讀取數(shù)據(jù)的 裝置，其中所述控制器包括用于從頁(yè)面讀取數(shù)據(jù)字的裝置，用于將所述數(shù)據(jù)字解碼成下部 和上部數(shù)據(jù)字的裝置，用于如果設(shè)置有下部頁(yè)面極性標(biāo)志則反相所述下部數(shù)據(jù)字的裝置， 和用于如果設(shè)置有上部頁(yè)面極性標(biāo)志則反相所述上部數(shù)據(jù)字的裝置。
13.一種非易失性存儲(chǔ)器(NVM)系統(tǒng)，包括每單元多比特(MBC)的非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備，其包括 存儲(chǔ)陣列，包括電可擦的塊； 所述塊包括可重復(fù)編程的頁(yè)面；所述可重復(fù)編程的頁(yè)面包括共享公共字-線的上部和下部頁(yè)面； 所述上部和下部頁(yè)面包括各自的上部和下部數(shù)據(jù)字段； 所述上部和下部數(shù)據(jù)字段包括MBC存儲(chǔ)單元的各自的虛擬上部和下部單元； 所述MBC存儲(chǔ)單元具有各自的閾值電壓，所述閾值電壓可從最低電壓水平順序編程為 第一水平、第二水平、第三水平或第四水平中所選擇的一個(gè)，其中編程下部單元包括將各自的閾值電壓從第一閾值電壓水平編程為第二閾值電壓 水平，和編程上部單元包括將各自的閾值電壓從第一閾值電壓水平編程為第四閾值電壓水平 或者從第二閾值電壓水平編程為第三閾值電壓水平；以及控制器，用于寫數(shù)據(jù)到所述存儲(chǔ)陣列，其中所述控制器通過下述操作來(lái)控制極性，即， 選擇性地反相數(shù)據(jù)來(lái)最大化要被編程的下部頁(yè)面內(nèi)的比特?cái)?shù)，并且選擇性地反相數(shù)據(jù)來(lái)最 小化在各自的上部頁(yè)面內(nèi)要被編程的比特?cái)?shù)。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述上部和下部頁(yè)面包括各自的上部和下部空閑 字段。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述上部和下部空閑字段包括各自的上部和下部 頁(yè)面極性標(biāo)志。
16.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中閾值電壓的第一水平、第二水平、第三水平和第四 水平被分別限定為上部和下部單元每一個(gè)的“11”、“10”、“00”和“01”的組合。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中第一水平閾值電壓表示被擦除狀態(tài)。
18.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中第一水平閾值電壓表示未被編程的上部單元和未 被編程的下部單元。
19.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中第二水平閾值電壓表示未被編程的上部單元和編 程的下部單元。
20.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中第三水平閾值電壓表示編程的上部單元和編程的 下部單元。
21.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中第二水平閾值電壓表示編程的上部單元和未被編 程的下部單元。
22.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述上部和下部頁(yè)面進(jìn)一步包括各自的上部和下 部空閑字段。
23.如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中所述上部和下部空閑字段包括各自的上部和下部 極性標(biāo)志。
24.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述控制器包括用于從所述存儲(chǔ)陣列讀取數(shù)據(jù)的 裝置，其中所述控制器包括用于感應(yīng)頁(yè)面內(nèi)MBC單元的閾值電壓的裝置，用于通過將所述 閾值電壓與預(yù)定的電壓參考相比較來(lái)提供上部數(shù)據(jù)字的裝置，和用于如果設(shè)置有上部頁(yè)面 極性標(biāo)志則反相所述上部數(shù)據(jù)字的裝置。
25.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述控制器包括用于從所述存儲(chǔ)陣列讀取數(shù)據(jù)的裝置，其中所述控制器包括用于感應(yīng)頁(yè)面內(nèi)MBC單元的閾值電壓的裝置，用于通過將所述 閾值電壓與兩個(gè)預(yù)定的電壓參考相比較來(lái)提供下部數(shù)據(jù)字的裝置，和用于如果設(shè)置有下部 頁(yè)面極性標(biāo)志則反相所述下部數(shù)據(jù)字的裝置。
26.—種編程每單元多比特(MBC)非易失性存儲(chǔ)器中的下部頁(yè)面和上部頁(yè)面的方法， 所述方法包括下列步驟計(jì)數(shù)下部數(shù)據(jù)字中為“0”的比特?cái)?shù)；如果下部數(shù)據(jù)字中“0”的比特?cái)?shù)少于總比特?cái)?shù)的一半則反相下部數(shù)據(jù)字中的所有比特；用下部數(shù)據(jù)字編程下部頁(yè)面； 計(jì)數(shù)上部數(shù)據(jù)字中為“ 0 ”的比特?cái)?shù)；如果上部數(shù)據(jù)字中“0”的比特?cái)?shù)大于總比特?cái)?shù)的一半則反相上部數(shù)據(jù)字中的所有比 特；和用上部數(shù)據(jù)字編程上部頁(yè)面。
27.如權(quán)利要求沈所述的方法，其中反相下部數(shù)據(jù)字中所有比特的步驟包括設(shè)置下部 頁(yè)面極性標(biāo)志的步驟。
28.如權(quán)利要求沈所述的方法，其中反相上部數(shù)據(jù)字中所有比特的步驟包括設(shè)置上部 頁(yè)面極性標(biāo)志的步驟。
29.如權(quán)利要求沈所述的方法，進(jìn)一步包括清除下部頁(yè)面極性標(biāo)志的步驟。
30.如權(quán)利要求沈所述的方法，進(jìn)一步包括清除上部頁(yè)面極性標(biāo)志的步驟。
31.一種讀取每單元多比特(MBC)非易失性存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括下 列步驟感應(yīng)頁(yè)面內(nèi)MBC單元的閾值電壓；通過將所述閾值電壓與預(yù)定的電壓參考相比較來(lái)提供上部數(shù)據(jù)字；和 如果設(shè)置有上部頁(yè)面極性標(biāo)志則反相所述上部數(shù)據(jù)字。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中反相上部數(shù)據(jù)字的步驟包括從空閑字段讀取上部 頁(yè)面極性標(biāo)志的步驟。
33.一種讀取每單元多比特(MBC)非易失性存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括下 列步驟感應(yīng)頁(yè)面內(nèi)MBC單元的閾值電壓；通過將所述閾值電壓與兩個(gè)預(yù)定的電壓參考相比較來(lái)提供下部數(shù)據(jù)字；和 如果設(shè)置有下部頁(yè)面極性標(biāo)志則反相所述下部數(shù)據(jù)字。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其中反相下部數(shù)據(jù)字的步驟包括從空閑字段讀取下部 頁(yè)面極性標(biāo)志的步驟。
35.一種每單元多比特(MBC)非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備，包括 存儲(chǔ)陣列，包括電可擦的塊；所述塊包括可重復(fù)編程的頁(yè)面；所述可重復(fù)編程的頁(yè)面包括共享公共字-線的M個(gè)虛擬頁(yè)面； 所述M個(gè)虛擬頁(yè)面包括各自的數(shù)據(jù)字段；每個(gè)數(shù)據(jù)字段包括每單元M比特的MBC存儲(chǔ)單元的各自的虛擬單元；所述MBC存儲(chǔ)單元具有可編程為N個(gè)電平中所選擇的一個(gè)的閾值電壓， 其中N= 2M，并且其中編程MBC存儲(chǔ)單元的M個(gè)比特的第m比特包括將所述MBC存儲(chǔ)單元從狀態(tài)1. . . 2^1 中的一個(gè)分別編程為2m. . . 2^+1狀態(tài)中的一個(gè)；和用于寫數(shù)據(jù)到所述存儲(chǔ)陣列的控制器，其中所述控制器通過下述操作來(lái)控制極性，即， 選擇性地反相要被編程到第一至第(M-I)個(gè)虛擬頁(yè)面的相應(yīng)數(shù)據(jù)字的極性來(lái)最大化在前 (M-I)個(gè)虛擬頁(yè)面的每一個(gè)內(nèi)要被編程的比特?cái)?shù)，并且選擇性地反相要被編程到第M虛擬 頁(yè)面的相應(yīng)數(shù)據(jù)字的極性來(lái)最小化在第M虛擬頁(yè)面內(nèi)要被編程的比特?cái)?shù)。
36.一種讀取每單元M個(gè)比特的每單元多比特(MBC)非易失性存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù) 的方法，所述方法包括下列步驟感應(yīng)頁(yè)面內(nèi)MBC單元的閾值電壓；將所述閾值電壓與2M-1個(gè)預(yù)定參考電壓相比較；基于所述比較提供數(shù)據(jù)字；和如果設(shè)置有極性標(biāo)志則反相所述數(shù)據(jù)字。
37.一種包括包含用于讀取數(shù)據(jù)的裝置的每單元多比特(MBC)非易失性存儲(chǔ)器的系 統(tǒng)，包括用于感應(yīng)頁(yè)面內(nèi)MBC單元的閾值電壓的裝置；用于通過將所述閾值電壓與預(yù)定的電壓參考相比較來(lái)提供上部數(shù)據(jù)字的裝置；和 如果設(shè)置有上部頁(yè)面極性標(biāo)志則反相所述上部數(shù)據(jù)字的裝置。
38.如權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其中用于反相上部數(shù)據(jù)字的裝置包括用于從空閑字段 讀取上部頁(yè)面極性標(biāo)志的裝置。
39.一種用于讀取每單元多比特(MBC)非易失性存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器控制器，包括用于感應(yīng)頁(yè)面內(nèi)MBC單元的閾值電壓的裝置；用于通過將所述閾值電壓與預(yù)定的電壓參考相比較來(lái)提供上部數(shù)據(jù)字的裝置；和 如果設(shè)置有上部頁(yè)面極性標(biāo)志則反相所述上部數(shù)據(jù)字的裝置。
40.如權(quán)利要求39所述的存儲(chǔ)器控制器，其中用于反相上部數(shù)據(jù)字的裝置包括用于從 空閑字段讀取上部頁(yè)面極性標(biāo)志的裝置。
41.一種用于讀取每單元多比特(MBC)非易失性存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器控制器，包括用于感應(yīng)頁(yè)面內(nèi)MBC單元的閾值電壓的裝置；用于通過將所述閾值電壓與兩個(gè)預(yù)定的電壓參考相比較來(lái)提供下部數(shù)據(jù)字的裝置；和 如果設(shè)置有下部頁(yè)面極性標(biāo)志則反相所述下部數(shù)據(jù)字的裝置。
42.如權(quán)利要求41所述的存儲(chǔ)器控制器，其中用于反相下部數(shù)據(jù)字的裝置包括用于從 空閑字段讀取下部頁(yè)面極性標(biāo)志的裝置。
全文摘要
一種每單元多比特(MBC)非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備、方法和系統(tǒng)，其中用于寫數(shù)據(jù)到存儲(chǔ)陣列或者從存儲(chǔ)器陣列讀取數(shù)據(jù)的控制器通過下述操作來(lái)控制數(shù)據(jù)的極性，即，選擇性地反相數(shù)據(jù)字來(lái)最大化(M-1)個(gè)虛擬頁(yè)面內(nèi)要被編程的比特?cái)?shù)，并且選擇性地反相數(shù)據(jù)字來(lái)最小化第M虛擬頁(yè)面內(nèi)要被編程的比特?cái)?shù)，其中M是每單元的比特?cái)?shù)。當(dāng)數(shù)據(jù)字被反相時(shí)，設(shè)置相應(yīng)的極性控制標(biāo)志。當(dāng)從M個(gè)虛擬頁(yè)面讀取時(shí)，根據(jù)對(duì)應(yīng)的極性標(biāo)志選擇性地反相數(shù)據(jù)。這減少了最高閾值電壓編程狀態(tài)的數(shù)量。這提供了編程單元閾值電壓的緊密分布，減小的電力消耗、減小的編程時(shí)間和增強(qiáng)的裝置可靠性。
文檔編號(hào)G11C16/02GK102099864SQ200980125976
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2009年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月2日
發(fā)明者W·皮特里, 金鎮(zhèn)祺 申請(qǐng)人:莫塞德技術(shù)公司