非易失性存儲(chǔ)器件以及控制該非易失性存儲(chǔ)器件的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種非易失性存儲(chǔ)器件以及控制該非易失性存儲(chǔ)器件的方法。該非易失性存儲(chǔ)器件包括：頁(yè)面緩沖器，其構(gòu)造成存儲(chǔ)編程位；增量階躍脈沖編程（ISPP）控制單元，其構(gòu)造成對(duì)存儲(chǔ)在頁(yè)面緩沖器中的編程位進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且基于編程位的變化來(lái)有差異地控制ISPP水平；以及ISPP驅(qū)動(dòng)單元，其構(gòu)造成響應(yīng)ISPP控制單元的輸出信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)ISPP電壓。
【專利說(shuō)明】非易失性存儲(chǔ)器件以及控制該非易失性存儲(chǔ)器件的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明整體涉及非易失性存儲(chǔ)器件以及用于控制該非易失性存儲(chǔ)器件的方法，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及用于控制閃速存儲(chǔ)器件中的增量階躍脈沖編程(ISPP)操作的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件是構(gòu)造成用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并在需要時(shí)讀取所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器件。一般地，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件可以包括易失性存儲(chǔ)器件和非易失性存儲(chǔ)器件。
[0003]易失性存儲(chǔ)器件在無(wú)電能供應(yīng)時(shí)丟失所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。在這種易失性存儲(chǔ)器件中，數(shù)據(jù)讀取和寫入速度快，但當(dāng)該易失性存儲(chǔ)器件不通電時(shí)，所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)被擦除。
[0004]非易失性存儲(chǔ)器件即使在不通電時(shí)仍然保留所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。因此，非易失性存儲(chǔ)器件無(wú)論是否被供應(yīng)電能都保存數(shù)據(jù)。
[0005]非易失性存儲(chǔ)器件的實(shí)例可以包括:掩模型只讀存儲(chǔ)(MROM)器件、可編程只讀存儲(chǔ)(PROM)器件、可擦除可編程只讀存儲(chǔ)(EPROM)器件、電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)(EEPROM)器件、以及閃速存儲(chǔ)器件。
[0006]在MROM器件、PROM器件和EPROM器件中，擦除操作和寫入操作不靈活，而且普通用戶難以改變所存儲(chǔ)的內(nèi)容。另一方面，在EEPROM器件中可以電學(xué)地執(zhí)行擦除操作和寫入操作。因此，已經(jīng)將EEPROM器件應(yīng)用于需要不斷更新的系統(tǒng)編程或者廣泛地用作輔助存儲(chǔ)器件。
[0007]由于閃速存儲(chǔ)器件的集成度比常規(guī)EEPROM器件的集成度高，所以閃速存儲(chǔ)器件在高容量的輔助存儲(chǔ)器件的應(yīng)用方面尤其有優(yōu)勢(shì)。在這些閃速存儲(chǔ)器件中，NAND型閃速存儲(chǔ)器件具有很高的集成度。
[0008]在閃速存儲(chǔ)器件中，電學(xué)地執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入操作和擦除操作。閃速存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元(cell)陣列包括多個(gè)模塊(block，或稱“塊”)，每個(gè)模塊均包括多個(gè)頁(yè)面，每個(gè)頁(yè)面均包括多個(gè)存儲(chǔ)單元。模塊是用于擦除存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元陣列中的數(shù)據(jù)的最小單位。
[0009]在編程或擦除操作中，閃速存儲(chǔ)器件利用隧道效應(yīng)允許載流子穿過(guò)高能勢(shì)壘，并且利用熱載流子效應(yīng)允許具有高動(dòng)能的熱載流子穿過(guò)絕緣材料。
[0010]這種編程或擦除操作是這樣的因素:其限制要被記錄到閃速存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)量并導(dǎo)致閃速存儲(chǔ)單元在數(shù)據(jù)寫入操作中作出誤操作。
[0011]另外，由于在需要高集成度的閃速存儲(chǔ)器件的制造工藝中存在多種限制，使得閃速存儲(chǔ)單元中可能產(chǎn)生缺陷。
[0012]在NAND型閃速存儲(chǔ)器件中，當(dāng)將數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)單元中時(shí)，相鄰存儲(chǔ)單元的誤操作或?qū)懭胄Ч赡軙?huì)改變存儲(chǔ)單元的預(yù)先存儲(chǔ)的裕量值水平。如果預(yù)先存儲(chǔ)的裕量值水平被改變，則有可能降低數(shù)據(jù)的精確度。
[0013]此外，當(dāng)執(zhí)行編程操作時(shí)，即使在一個(gè)芯片中，對(duì)于每個(gè)頁(yè)面而言模塊中的編程處理速度也可能變化。在另一個(gè)芯片中，這種編程處理速度可能基于器件的制造工藝和特性而變化。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明涉及如下技術(shù):基于頁(yè)面緩沖器中的編程位的計(jì)數(shù)值，提取具有最佳操作條件的增量階躍脈沖編程(ISPP)水平以執(zhí)行編程操作，從而獲得單元閾值電壓的最佳分布特性。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，一種非易失性存儲(chǔ)器件包括:頁(yè)面緩沖器，其構(gòu)造成在編程模式中存儲(chǔ)編程位；增量階躍脈沖編程(ISPP)控制單元，其構(gòu)造成對(duì)存儲(chǔ)在所述頁(yè)面緩沖器中的編程位進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且響應(yīng)所述編程位的計(jì)數(shù)數(shù)目來(lái)控制ISPP水平；以及ISPP驅(qū)動(dòng)單元，其構(gòu)造成響應(yīng)由所述ISPP控制單元控制的ISPP水平來(lái)驅(qū)動(dòng)ISPP電壓，其中，所述ISPP電壓的電平變化，以執(zhí)行ISPP操作的各步驟。
[0016]所述ISPP控制單元包括:計(jì)數(shù)單元，其構(gòu)造成對(duì)存儲(chǔ)在所述頁(yè)面緩沖器中的編程位進(jìn)行計(jì)數(shù)；基準(zhǔn)寄存單元，其構(gòu)造成對(duì)在所述編程模式中最初存儲(chǔ)在所述頁(yè)面緩沖器中的初始編程位的計(jì)數(shù)數(shù)目進(jìn)行存儲(chǔ)；編程位寄存單元，其構(gòu)造成對(duì)存儲(chǔ)在所述頁(yè)面緩沖器中的編程位的變化的計(jì)數(shù)數(shù)目進(jìn)行存儲(chǔ)，在執(zhí)行所述ISPP操作的各步驟時(shí)存儲(chǔ)在所述頁(yè)面緩沖器中的編程位的數(shù)目變化；以及ISPP水平操作單元，其構(gòu)造成響應(yīng)所述基準(zhǔn)寄存單元的輸出信號(hào)和所述編程位寄存單元的輸出信號(hào)來(lái)控制所述ISPP水平。
[0017]在所述編程模式中，所述初始編程位從數(shù)據(jù)控制單元加載到所述頁(yè)面緩沖器中。
[0018]在執(zhí)行所述ISPP操作的各步驟之后在所述頁(yè)面緩沖器中剩余的所述編程位的變化的計(jì)數(shù)數(shù)目是數(shù)據(jù)“O”的數(shù)目。
[0019]所述編程位是數(shù)據(jù)“O”。
[0020]當(dāng)所述編程位的變化的計(jì)數(shù)數(shù)目是零時(shí)，所述ISPP控制單元的操作終止。
[0021 ] 當(dāng)所述編程位的變化的計(jì)數(shù)數(shù)目不是零時(shí)，所述ISPP控制單元增加ISPP步數(shù)，以執(zhí)行所述ISPP操作的下一步驟。
[0022]所述ISPP控制單元基于所述編程位的計(jì)數(shù)速度來(lái)有差異地控制所述ISPP水平。
[0023]與所述ISPP操作的當(dāng)前步驟相對(duì)應(yīng)的當(dāng)前的ISPP水平由與所述ISPP操作的前一步驟相對(duì)應(yīng)的前一個(gè)ISPP水平和編程位的前一個(gè)變化的計(jì)數(shù)數(shù)目之間的函數(shù)關(guān)系來(lái)確定。
[0024]所述ISPP水平根據(jù)下式來(lái)確定:ISPPn水平=f {PBC (η-1)} X ISPP (η-1)水平+ISPP (η-l)水平，其中，所述ISPPn水平表示第η個(gè)ISPP水平，所述ISPP (η-l)水平表示第(η-1)個(gè)ISPP水平，所述PBC(η-l)表示與所述ISPP操作的第(η_1)個(gè)步驟相對(duì)應(yīng)的編程位的變化的計(jì)數(shù)數(shù)目，η為正整數(shù)。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，一種用于控制非易失性存儲(chǔ)器件的方法包括:對(duì)在編程模式中存儲(chǔ)在頁(yè)面緩沖器中的初始編程位進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且將所述初始編程位的計(jì)數(shù)數(shù)目存儲(chǔ)在基準(zhǔn)寄存單元中；響應(yīng)所述寄存單元的輸出信號(hào)來(lái)執(zhí)行ISPP操作的第一步驟；對(duì)存儲(chǔ)在所述頁(yè)面緩沖器中的編程位的變化的數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且將編程位的變化的計(jì)數(shù)數(shù)目存儲(chǔ)在編程位寄存單元中，存儲(chǔ)在所述頁(yè)面緩沖器中的編程位的數(shù)目在執(zhí)行所述ISPP操作的第一步驟之后是變化的；響應(yīng)所述基準(zhǔn)寄存單元的輸出信號(hào)和所述編程位寄存單元的輸出信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)ISPP水平；以及響應(yīng)所述ISPP水平來(lái)驅(qū)動(dòng)ISPP電壓，以執(zhí)行所述ISPP操作的當(dāng)前步驟。[0026]所述方法還包括:在所述編程模式中，將所述初始編程位從數(shù)據(jù)控制單元加載到所述頁(yè)面緩沖器中。
[0027]存儲(chǔ)所述變化的計(jì)數(shù)數(shù)目的步驟包括:計(jì)數(shù)并存儲(chǔ)在執(zhí)行所述ISPP操作的第一步驟之后剩余的數(shù)據(jù)“O”的數(shù)目。
[0028]所述編程位是數(shù)據(jù)“O”。
[0029]所述方法還包括:判斷所述編程位的變化的計(jì)數(shù)數(shù)目是不是零；以及如果所述編程位的變化的計(jì)數(shù)數(shù)目是零，則終止所述編程模式。
[0030]所述方法還包括:如果所述編程位的變化的計(jì)數(shù)數(shù)目不是零，則增加ISPP步數(shù)，以執(zhí)行所述ISPP操作的下一步驟。
[0031]所述ISPP步驟基于所述編程位的計(jì)數(shù)值而增加。
[0032]基于所述編程位的變化的計(jì)數(shù)數(shù)目的計(jì)數(shù)速度來(lái)有差異地控制所述ISPP水平。
[0033]利用與所述ISPP操作的前一步驟相對(duì)應(yīng)的前一個(gè)ISPP水平和編程位的前一個(gè)變化的計(jì)數(shù)數(shù)目之間的函數(shù)關(guān)系確定與所述ISPP操作的當(dāng)前步驟相對(duì)應(yīng)的當(dāng)前的ISPP水平。
[0034]根據(jù)下式確定所述ISPP水平:ISPPn水平=f {PBC (η-1)} X ISPP (η-1)水平+ISPP (η-l)水平，其中，所述ISPPn水平表示第η個(gè)ISPP水平，所述ISPP (η-l)水平表示第(η-1)個(gè)ISPP水平，所述PBC(η-l)表示與所述ISPP操作的第(η_1)個(gè)步驟相對(duì)應(yīng)的編程位的變化的計(jì)數(shù)數(shù)目，η為正整數(shù)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0035]圖1示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的非易失性存儲(chǔ)器件的示意圖。
[0036]圖2示出圖1的主單元陣列中的單元串(cell string)的電路圖。
[0037]圖3示出鎖存在圖1的頁(yè)面緩沖器中的編程數(shù)據(jù)中的相位變化的示意圖。
[0038]圖4示出基于ISPP數(shù)的計(jì)數(shù)單元的斜率變化特性。
[0039]圖5示出用于控制根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的非易失性存儲(chǔ)器件的方法。
[0040]圖6示出響應(yīng)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的計(jì)數(shù)單元的輸出信號(hào)而施加的ISPP水平斜率的特性。
【具體實(shí)施方式】
[0041]下面，參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。
[0042]圖1示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的非易失性存儲(chǔ)器件的示意圖。
[0043]參考圖1，非易失性存儲(chǔ)器件包括:主單元陣列100、備份單元陣列110、行譯碼器120、頁(yè)面緩沖器130、數(shù)據(jù)控制單元140、輸入/輸出(I/O)墊150、增量階躍脈沖編程(incremental step pulse program, ISPP)控制單兀 160、ISPP 驅(qū)動(dòng)單兀 170。
[0044]ISPP控制單元160包括:計(jì)數(shù)單元161、基準(zhǔn)寄存單元162、編程位寄存單元163、以及ISPP水平操作單元164。
[0045]主單元陣列100包括連接至位線和字線的多個(gè)存儲(chǔ)模塊。每個(gè)存儲(chǔ)模塊包括多個(gè)單元串。
[0046]位于主單元陣列100的擴(kuò)展單元陣列區(qū)中的備份單元陣列110存儲(chǔ)備份單元信肩、O
[0047]行譯碼器120連接至存儲(chǔ)模塊，且響應(yīng)地址來(lái)激活所選擇的存儲(chǔ)模塊的目標(biāo)字線。
[0048]當(dāng)模塊選擇開(kāi)關(guān)激活所選擇的存儲(chǔ)模塊時(shí)，所選擇的存儲(chǔ)模塊中所包括的字線連接至被供應(yīng)操作電壓的全局(global)字線。操作電壓由ISPP驅(qū)動(dòng)單元170供應(yīng)。
[0049]與主單元陣列100的位線相連的頁(yè)面緩沖器130基于操作模式而用作寫入驅(qū)動(dòng)器或讀出放大器。
[0050]另外，頁(yè)面緩沖器130控制主單元陣列100和備份單元陣列110的讀出操作和編程操作。例如，頁(yè)面緩沖器130在讀取模式中用作讀出放大器，而在編程模式中用作寫入驅(qū)動(dòng)器。
[0051 ] 數(shù)據(jù)控制單元140響應(yīng)I/O控制信號(hào)來(lái)控制數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出。數(shù)據(jù)控制單元140經(jīng)由I/O墊150與外部器件或外部系統(tǒng)交換I/O數(shù)據(jù)。
[0052]數(shù)據(jù)控制單元140經(jīng)由I/O墊150將主單元陣列100的數(shù)據(jù)發(fā)送至外部系統(tǒng)。數(shù)據(jù)控制單元140還把經(jīng)由I/O墊150從外部系統(tǒng)接收的數(shù)據(jù)發(fā)送至頁(yè)面緩沖器130。經(jīng)由I/O墊150和數(shù)據(jù)控制單元140輸入的編程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在頁(yè)面緩沖器130的編程數(shù)據(jù)鎖存器中。
[0053]ISPP控制單元160對(duì)存儲(chǔ)在主單元陣列100中的編程位進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且輸出ISPP水平。
[0054]ISPP驅(qū)動(dòng)單元170響應(yīng)ISPP控制單元160的ISPP水平而驅(qū)動(dòng)ISPP電壓，并且將ISPP電壓輸出至行譯碼器120。
[0055]近來(lái)，為了提高半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的集成度，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出多層單元(mult1-levelcell)，多層單元可以存儲(chǔ)由多個(gè)閾值電壓電平確定的多位數(shù)據(jù)。對(duì)比于多層單元，單層單元可以存儲(chǔ)由單個(gè)閾值電壓電平確定的一位數(shù)據(jù)。
[0056]隨著多層單元所能具有的閾值電壓電平數(shù)量增加，存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量也增力口。當(dāng)將多個(gè)存儲(chǔ)單元編程成以特定閾值電壓電平為目標(biāo)的狀態(tài)時(shí)，存儲(chǔ)單元的閾值電壓可以分布為具有多個(gè)電平。
[0057]此外，隨著相鄰的閾值電壓之間的間隔變窄，也使半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件中的存儲(chǔ)單元的閾值電壓的分布寬度變窄，以便提高數(shù)據(jù)的可靠性。為此，已廣泛地采用增量階躍脈沖編程(ISPP)法。
[0058]根據(jù)ISPP法，編程電壓的電平從預(yù)先設(shè)定的起始電壓電平開(kāi)始以階躍電壓電平單位逐漸增大。在執(zhí)行各編程操作之后，執(zhí)行編程驗(yàn)證操作，以將已編程的存儲(chǔ)單元從后續(xù)編程操作中排除。也就是說(shuō)，在施加編程電壓之后，依次向存儲(chǔ)單元施加用于編程驗(yàn)證操作的驗(yàn)證電壓。
[0059]在本發(fā)明的實(shí)施例中，為了控制ISPP操作，計(jì)數(shù)單元161對(duì)存儲(chǔ)在頁(yè)面緩沖器130的編程數(shù)據(jù)鎖存器中的編程位進(jìn)行計(jì)數(shù)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，把在編程操作期間要計(jì)數(shù)的編程位定義為數(shù)據(jù)“O”。
[0060]基準(zhǔn)寄存單元162對(duì)在執(zhí)行ISPP操作之前存儲(chǔ)在頁(yè)面緩沖器130的編程數(shù)據(jù)鎖存器中的初始編程位的數(shù)目進(jìn)行存儲(chǔ)。
[0061]編程位寄存單元163存儲(chǔ)編程位的變化的數(shù)目，編程位的數(shù)目在執(zhí)行ISPP操作的各步驟時(shí)變化。
[0062]ISPP水平操作單元164將基準(zhǔn)寄存單元162的輸出信號(hào)與編程位寄存單元163的輸出信號(hào)進(jìn)行比較，以便輸出最佳ISPP水平。
[0063]ISPP驅(qū)動(dòng)單元170響應(yīng)從ISPP水平操作單元164輸出的最佳ISPP水平來(lái)控制ISPP電壓的電平，并且將ISPP電壓供應(yīng)至行譯碼器120。ISPP驅(qū)動(dòng)單元170可以響應(yīng)從ISPP水平操作單元164輸出的ISPP水平在編程模式中改變行譯碼器120的驅(qū)動(dòng)電壓。
[0064]例如，ISPP驅(qū)動(dòng)單元170基于在編程操作期間由ISPP水平操作單元164改變的電壓電平來(lái)改變字線的驅(qū)動(dòng)電壓或驗(yàn)證電壓，并且將改變后的電壓供應(yīng)至行譯碼器120。
[0065]圖2示出圖1的主單元陣列100中的單元串的電路圖。
[0066]在主單元陣列100中，多個(gè)單元C I至C3串接而構(gòu)成單元串。每個(gè)單元Cl至C3均具有連接至各自字線WL的控制柵極。
[0067]第一開(kāi)關(guān)元件SWl具有:一個(gè)端子，其連接至多個(gè)單元Cl至C3中的第一單元Cl的一個(gè)端子；以及另一個(gè)端子，其連接至位線BL。第一開(kāi)關(guān)元件SWl的柵極連接至數(shù)據(jù)選擇線DSL。
[0068]第二開(kāi)關(guān)元件SW2具有:一個(gè)端子，其連接至多個(gè)單元Cl至C3中的最末單元C3的一個(gè)端子；以及另一個(gè)端子，其連接至源極線SL。第二開(kāi)關(guān)元件SW2的柵極連接至源極選擇線SSL。
[0069]圖3示出鎖存在圖1的頁(yè)面緩沖器130中的編程數(shù)據(jù)中的相位變化的示意圖。
[0070]當(dāng)對(duì)某個(gè)單元模塊執(zhí)行擦除操作時(shí)，單元模塊中的全部單元都進(jìn)入擦除相位，例如數(shù)據(jù)“I”。然后，執(zhí)行編程操作，以將數(shù)據(jù)“O”寫入單元模塊中。
[0071]為了執(zhí)行編程操作，把待編程的數(shù)據(jù)從頁(yè)面緩沖器130的編程數(shù)據(jù)鎖存器輸入到單元模塊中。
[0072]例如，在圖3中，步驟(a)表示在頁(yè)面緩沖器130的編程數(shù)據(jù)鎖存器中對(duì)數(shù)據(jù)“O”進(jìn)行編程時(shí)的一種數(shù)據(jù)模式。
[0073]步驟(b)表示如下?tīng)顟B(tài):基于執(zhí)行ISPP操作的第一步驟ISPP I之后的編程驗(yàn)證結(jié)果，將數(shù)據(jù)“I”存儲(chǔ)在頁(yè)面緩沖器130的編程數(shù)據(jù)鎖存器中。
[0074]在步驟(b)中，示出如下?tīng)顟B(tài):在施加第一個(gè)ISPP電壓之后，一部分編程數(shù)據(jù)鎖存器從數(shù)據(jù)“O”狀態(tài)變?yōu)閿?shù)據(jù)“I”狀態(tài)。這意味著，在已變?yōu)閿?shù)據(jù)“I”狀態(tài)的單元上完成了
編程操作。
[0075]步驟(C)表示如下?tīng)顟B(tài):基于執(zhí)行ISPP操作的第二步驟ISPP2之后的編程驗(yàn)證結(jié)果，將數(shù)據(jù)“I”存儲(chǔ)在頁(yè)面緩沖器130的編程數(shù)據(jù)鎖存器中。
[0076]在步驟(C)中，示出如下?tīng)顟B(tài):在施加第二個(gè)ISPP電壓之后，另外一部分編程數(shù)據(jù)鎖存器從數(shù)據(jù)“O”狀態(tài)變?yōu)閿?shù)據(jù)“I”狀態(tài)。這意味著，在另外地變?yōu)閿?shù)據(jù)“I”狀態(tài)的單元上完成了編程操作。
[0077]步驟(η)表示如下?tīng)顟B(tài):基于執(zhí)行ISPP操作的第η步驟ISPPn之后的編程驗(yàn)證結(jié)果，將數(shù)據(jù)“I”存儲(chǔ)在頁(yè)面緩沖器130的全部編程數(shù)據(jù)鎖存器中。
[0078]在步驟(η)中，示出如下?tīng)顟B(tài):在施加第η個(gè)ISPP電壓之后，全部編程數(shù)據(jù)鎖存器均從數(shù)據(jù)“O”狀態(tài)變?yōu)閿?shù)據(jù)“I”狀態(tài)。這意味著，在全部單元上完成了編程操作。
[0079]圖4示出基于ISPP步數(shù)的計(jì)數(shù)單元161的斜率變化特性。[0080]當(dāng)執(zhí)行編程操作時(shí)，即使在一個(gè)芯片中，對(duì)于各個(gè)頁(yè)面而言模塊中的編程處理速度仍有可能變化。在另一個(gè)芯片中，這種編程處理速度可能根據(jù)器件的制造工藝和特性而變化。
[0081]結(jié)果，在本發(fā)明的實(shí)施例中，把待編程的數(shù)據(jù)“O”定義為編程位，并且計(jì)數(shù)單元161對(duì)頁(yè)面緩沖器130中的編程位進(jìn)行計(jì)數(shù)。
[0082]因此，如果以相同的ISPP電壓斜率執(zhí)行編程操作，則頁(yè)面緩沖器130中的編程位的計(jì)數(shù)數(shù)目在與各ISPP操作相對(duì)應(yīng)的各個(gè)頁(yè)面中變化。
[0083]參考圖4，Y軸表示數(shù)據(jù)“O”的編程位的計(jì)數(shù)數(shù)目，X軸表示ISPP操作的步驟的數(shù)目，即ISPP數(shù)。
[0084]在隨機(jī)頁(yè)面I的情況下，由于編程位的計(jì)數(shù)數(shù)目以高速變化，所以將頁(yè)面I定義為高速編程位計(jì)數(shù)(PBC)斜率I。在隨機(jī)頁(yè)面2的情況下，由于編程位的計(jì)數(shù)數(shù)目以中速變化，所以將頁(yè)面2定義為中速PBC斜率2。另外，在隨機(jī)頁(yè)面η的情況下，由于編程位的計(jì)數(shù)數(shù)目以低速變化，所以將頁(yè)面η定義為低速PBC斜率η。
[0085]圖5示出用于控制根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的非易失性存儲(chǔ)器件的方法。下面參考圖1和圖3描述該方法。
[0086]如果在步驟S I中啟動(dòng)編程模式，則在步驟S2中通過(guò)數(shù)據(jù)控制單元140將編程數(shù)據(jù)加載到頁(yè)面緩沖器130的編程數(shù)據(jù)鎖存器中。
[0087]在步驟S3中，計(jì)數(shù)單元161對(duì)存儲(chǔ)在頁(yè)面緩沖器130的編程數(shù)據(jù)鎖存器中的數(shù)據(jù)“O”的初始編程位進(jìn)行計(jì)數(shù)。也就是說(shuō)，計(jì)數(shù)單元161對(duì)編程模式開(kāi)始之后首先輸入到頁(yè)面緩沖器130中的數(shù)據(jù)“O”的編程位進(jìn)行計(jì)數(shù)。
[0088]例如，如圖3的(a)所示，計(jì)數(shù)單元161對(duì)存儲(chǔ)在頁(yè)面緩沖器130的編程數(shù)據(jù)鎖存器中的數(shù)據(jù)“O”的數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)。
[0089]在步驟S4中，將計(jì)數(shù)單元161的第一次計(jì)數(shù)結(jié)果存儲(chǔ)在基準(zhǔn)寄存單元162中。
[0090]ISPP水平操作單元164響應(yīng)基準(zhǔn)寄存單元162的輸出信號(hào)來(lái)控制ISPP操作水平，以將水平操作結(jié)果輸出至ISPP驅(qū)動(dòng)單元170。在步驟S5中，通過(guò)控制ISPP驅(qū)動(dòng)單元170來(lái)執(zhí)行ISPP操作的第一步驟。
[0091]在步驟S6中，計(jì)數(shù)單元161對(duì)在ISPP操作的第一步驟之后剩余的數(shù)據(jù)“O”位進(jìn)行計(jì)數(shù)。例如，如圖3的(b)所示，計(jì)數(shù)單元161對(duì)頁(yè)面緩沖器130的編程數(shù)據(jù)鎖存器中剩余的數(shù)據(jù)“O”的數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)。與圖3的(a)中的數(shù)據(jù)“O”的數(shù)目相比，圖3的(b)所示的ISPP操作的第一步驟之后剩余的數(shù)據(jù)“O”的數(shù)目減少。
[0092]在步驟S7中，將步驟S6的計(jì)數(shù)結(jié)果存儲(chǔ)在編程位寄存單元163中。
[0093]在步驟S8中，ISPP水平操作單元164將基準(zhǔn)寄存單元162的輸出信號(hào)與編程位寄存單元163的輸出信號(hào)進(jìn)行比較，以便提取下一個(gè)ISPP水平。
[0094]然后，ISPP驅(qū)動(dòng)單元170響應(yīng)下一個(gè)ISPP水平進(jìn)行操作。在步驟S9中，基于ISPP驅(qū)動(dòng)單元170的控制來(lái)執(zhí)行ISPP操作的下一步驟，即第二步驟。
[0095]在步驟SlO中，計(jì)數(shù)單元161繼續(xù)對(duì)在ISPP操作的第二步驟之后剩余的數(shù)據(jù)“O”位進(jìn)行計(jì)數(shù)。例如，如圖3的(c)至(η)所示，對(duì)存儲(chǔ)在頁(yè)面緩沖器130的編程數(shù)據(jù)鎖存器中的數(shù)據(jù)“O”進(jìn)行計(jì)數(shù)。把從計(jì)數(shù)單元161輸出的計(jì)數(shù)結(jié)果存儲(chǔ)在編程位寄存單元163中。
[0096]然后，在步驟Sll中，判斷計(jì)數(shù)單元161的計(jì)數(shù)結(jié)果是不是零。如果計(jì)數(shù)單元161的計(jì)數(shù)結(jié)果是零，則在執(zhí)行ISPP操作的第η步驟之后剩余的數(shù)據(jù)“O”的數(shù)目是零，如圖3的(η)所示。
[0097]如果計(jì)數(shù)單元161的計(jì)數(shù)結(jié)果是零，則計(jì)數(shù)單元161不再執(zhí)行計(jì)數(shù)操作，從而在步驟S12中結(jié)束編程操作。也就是說(shuō)，當(dāng)計(jì)數(shù)單元161的計(jì)數(shù)結(jié)果是零時(shí)，意味著不再存在待編程的單元，從而終止編程操作。
[0098]另一方面，當(dāng)計(jì)數(shù)單元161的計(jì)數(shù)結(jié)果不是零時(shí)，在步驟S13中增加ISPP步數(shù)。也就是說(shuō)，當(dāng)計(jì)數(shù)單元161的計(jì)數(shù)結(jié)果不是零時(shí)，意味著還存在待編程的單元。結(jié)果，ISPP驅(qū)動(dòng)單元170基于由ISPP水平操作單元164確定的ISPP水平，調(diào)節(jié)ISPP電壓電平，以執(zhí)行ISPP操作。
[0099]圖6示出響應(yīng)計(jì)數(shù)單元161的輸出信號(hào)而施加的ISPP水平斜率的特性。
[0100]ISPP水平操作單元164可以執(zhí)行ISPP水平的斜率控制。
[0101]如上所述，當(dāng)執(zhí)行編程操作時(shí)，即使在一個(gè)芯片中，對(duì)于各個(gè)頁(yè)面而言模塊中的編程處理速度仍有可能變化。在另一個(gè)芯片中，這種編程處理速度可能根據(jù)器件的制造工藝和特性而變化。
[0102]編程處理速度由下面的等式定義。
[0103]ISPPn 水平=f {PBC(n-l)} XlSPP(n-l)水平+ISPP(n-l)水平，其中，PBC 表示編程位的計(jì)數(shù)數(shù)目，η為正整數(shù)。
[0104]如上面的等式所示，第η個(gè)ISPP (ISPPn)水平可以由第(η_1)個(gè)ISPP水平卿，ISPP (η-1)水平)與第(η-1)個(gè)PBC值(B卩，PBC(η_1))之間的函數(shù)關(guān)系來(lái)表示。
[0105]也就是說(shuō)，當(dāng)前步驟的ISPP水平可以由ISPP (η-l)水平(為前一步驟的ISPP水平)及其相關(guān)的第(η-l)個(gè)PBC值來(lái)確定。
[0106]這樣，在以高速執(zhí)行編程操作的單元中，編程位的計(jì)數(shù)數(shù)目高速地變化。結(jié)果，為了穩(wěn)定單元閾值電壓(Vt)的分布，對(duì)于各編程步驟，將ISPP水平控制為較小，如圖6的(A)所示。
[0107]另一方面，在以低速執(zhí)行編程操作的單元中，編程位的計(jì)數(shù)數(shù)目低速地變化。結(jié)果，為了穩(wěn)定單元閾值電壓(Vt)的分布，對(duì)于各編程步驟，將ISPP水平控制為較大，如圖6的(C)所示。
[0108]另外，在以中速執(zhí)行編程操作的單元中，編程位的計(jì)數(shù)數(shù)目中速地變化。結(jié)果，為了穩(wěn)定單元閾值電壓(Vt)的分布，對(duì)于各編程步驟，將ISPP水平控制為中等水平，如圖6的(B)所示。
[0109]因此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的非易失性存儲(chǔ)器件具有如下優(yōu)點(diǎn):可以基于頁(yè)面緩沖器中的編程位的計(jì)數(shù)數(shù)目提取具有最佳操作條件的增量階躍脈沖編程(ISPP)水平來(lái)執(zhí)行編程操作，從而獲得單元閾值電壓的最佳分布特性。
[0110]盡管以上描述了根據(jù)本發(fā)明的一些示例性實(shí)施例，但應(yīng)該理解的是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員所能設(shè)計(jì)出的各種其它變型和實(shí)施例將落入本發(fā)明的本質(zhì)的精神和范圍之內(nèi)。具體地說(shuō)，可以對(duì)落入說(shuō)明書、附圖以及所附權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)的零部件和/或布置進(jìn)行各種變型和修改。除了零部件和/或布置的變型和修改，替代使用對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而目也是顯而易見(jiàn)的。
[0111]本申請(qǐng)要求2012年6月8日提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)N0.10-2012-0061787的優(yōu)先權(quán)，上述韓國(guó)專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文。
【權(quán)利要求】
1.一種非易失性存儲(chǔ)器件，包括: 頁(yè)面緩沖器，其構(gòu)造成在編程模式中存儲(chǔ)編程位； ISPP控制單元，其構(gòu)造成對(duì)存儲(chǔ)在所述頁(yè)面緩沖器中的編程位進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且響應(yīng)所述編程位的計(jì)數(shù)數(shù)目來(lái)控制ISPP水平；以及 ISPP驅(qū)動(dòng)單元，其構(gòu)造成響應(yīng)由所述ISPP控制單元控制的所述ISPP水平來(lái)驅(qū)動(dòng)ISPP電壓，其中，所述ISPP電壓的電平變化，以執(zhí)行ISPP操作的各步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器件，其中， 所述ISPP控制單元包括: 計(jì)數(shù)單元，其構(gòu)造成對(duì)存儲(chǔ)在所述頁(yè)面緩沖器中的編程位進(jìn)行計(jì)數(shù)； 基準(zhǔn)寄存單元，其構(gòu)造成對(duì)在所述編程模式中最初存儲(chǔ)在所述頁(yè)面緩沖器中的初始編程位的計(jì)數(shù)數(shù)目進(jìn)行存儲(chǔ)； 編程位寄存單元，其構(gòu)造成對(duì)存儲(chǔ)在所述頁(yè)面緩沖器中的編程位的變化的計(jì)數(shù)數(shù)目進(jìn)行存儲(chǔ)，在執(zhí)行所述ISPP操作的各步驟時(shí)存儲(chǔ)在所述頁(yè)面緩沖器中的編程位的數(shù)目變化；以及 ISPP水平操作單元，其構(gòu)造成響應(yīng)所述基準(zhǔn)寄存單元的輸出信號(hào)和所述編程位寄存單元的輸出信號(hào)來(lái)控制所述ISPP水平。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非易失性存儲(chǔ)器件，其中， 在所述編程模式中，所述初始編程位從數(shù)據(jù)控制單元加載到所述頁(yè)面緩沖器中。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非易失性存儲(chǔ)器件，其中， 在執(zhí)行所述ISPP操作的各步驟之后在所述頁(yè)面緩沖器中剩余的所述編程位的變化的計(jì)數(shù)數(shù)目是數(shù)據(jù)“O”的數(shù)目。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非易失性存儲(chǔ)器件，其中， 所述編程位是數(shù)據(jù)“O”。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非易失性存儲(chǔ)器件，其中， 當(dāng)所述編程位的變化的計(jì)數(shù)數(shù)目是零時(shí)，所述ISPP控制單元的操作終止。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非易失性存儲(chǔ)器件，其中， 當(dāng)所述編程位的變化的計(jì)數(shù)數(shù)目不是零時(shí)，所述ISPP控制單元增加ISPP步數(shù)，以執(zhí)行所述ISPP操作的下一步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器件，其中， 所述ISPP控制單元基于所述編程位的計(jì)數(shù)速度來(lái)有差異地控制所述ISPP水平。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非易失性存儲(chǔ)器件，其中， 與所述ISPP操作的當(dāng)前步驟相對(duì)應(yīng)的當(dāng)前的ISPP水平由與所述ISPP操作的前一步驟相對(duì)應(yīng)的前一個(gè)ISPP水平和編程位的前一個(gè)變化的計(jì)數(shù)數(shù)目之間的函數(shù)關(guān)系來(lái)確定。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的非易失性存儲(chǔ)器件，其中， 所述ISPP水平根據(jù)下式來(lái)確定: ISPPn 水平=f{PBC(n-l)} XlSPP(n-l)水平 +ISPP(n_l)水平， 所述ISPPn水平表示第η個(gè)ISPP水平，所述ISPP (η_1)水平表示第(η_1)個(gè)ISPP水平，所述PBC(n-l)表示與所述ISPP操作的第(n_l)個(gè)步驟相對(duì)應(yīng)的編程位的變化的計(jì)數(shù)數(shù)目，η為正整數(shù)。
11.一種用于控制非易失性存儲(chǔ)器件的方法，所述方法包括: 對(duì)在編程模式中存儲(chǔ)在頁(yè)面緩沖器中的初始編程位進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且將所述初始編程位的計(jì)數(shù)數(shù)目存儲(chǔ)在基準(zhǔn)寄存單元中； 響應(yīng)所述基準(zhǔn)寄存單元的輸出信號(hào)來(lái)執(zhí)行ISPP操作的第一步驟； 對(duì)存儲(chǔ)在所述頁(yè)面緩沖器中的編程位的變化的數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且將編程位的變化的計(jì)數(shù)數(shù)目存儲(chǔ)在編程位寄存單元中，存儲(chǔ)在所述頁(yè)面緩沖器中的編程位的數(shù)目在執(zhí)行所述ISPP操作的第一步驟之后是變化的； 響應(yīng)所述基準(zhǔn)寄存單元的輸出信號(hào)和所述編程位寄存單元的輸出信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)ISPP水平； 以及 響應(yīng)所述ISPP水平來(lái)驅(qū)動(dòng)ISPP電壓，以執(zhí)行所述ISPP操作的當(dāng)前步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括: 在所述編程模式中，將所述初始編程位從數(shù)據(jù)控制單元加載到所述頁(yè)面緩沖器中。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中， 存儲(chǔ)所述變化的計(jì)數(shù)數(shù)目的步驟包括:計(jì)數(shù)并存儲(chǔ)在執(zhí)行所述ISPP操作的第一步驟之后剩余的數(shù)據(jù)“O”的數(shù)目。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中， 所述編程位是數(shù)據(jù)“O”。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括: 判斷所述編程位的變化的計(jì)數(shù)數(shù)目是不是零；以及 如果所述編程位的變化的計(jì)數(shù)數(shù)目是零，則終止所述編程模式。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括: 如果所述編程位的變化的計(jì)數(shù)數(shù)目不是零，則增加ISPP步數(shù)，以執(zhí)行所述ISPP操作的下一步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中， 基于所述編程位的計(jì)數(shù)值增加所述ISPP步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中， 基于所述編程位的變化的計(jì)數(shù)數(shù)目的計(jì)數(shù)速度來(lái)有差異地控制所述ISPP水平。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中， 利用與所述ISPP操作的前一步驟相對(duì)應(yīng)的前一個(gè)ISPP水平和編程位的前一個(gè)變化的計(jì)數(shù)數(shù)目之間的函數(shù)關(guān)系確定與所述ISPP操作的當(dāng)前步驟相對(duì)應(yīng)的當(dāng)前的ISPP水平。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中， 根據(jù)下式確定所述ISPP水平: ISPPn 水平=f{PBC(n-l)} XlSPP(n-l)水平+ISPP(n-l)水平， 所述ISPPn水平表示第η個(gè)ISPP水平，所述ISPP (η-1)水平表示第(η_1)個(gè)ISPP水平，所述PBC(n-l)表示與所述ISPP操作的第(n_l)個(gè)步驟相對(duì)應(yīng)的編程位的變化的計(jì)數(shù)數(shù)目，η為正整數(shù)。
【文檔編號(hào)】G11C16/10GK103489480SQ201210347415
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2012年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月8日
【發(fā)明者】姜熙福 申請(qǐng)人:愛(ài)思開(kāi)海力士有限公司