一種分柵式雙位存儲(chǔ)單元閃存的數(shù)據(jù)讀取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及FLASH存儲(chǔ)器測試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種分柵式雙位存儲(chǔ)單元閃存的數(shù)據(jù)讀取方法。
【背景技術(shù)】
[0002]閃存(S卩FLASH存儲(chǔ)器)為一種非易失性固態(tài)存儲(chǔ)裝置，可以電性抹除或?qū)懭霐?shù)據(jù)。相較于其它存儲(chǔ)器，閃存的優(yōu)點(diǎn)包括低功率、非易失性儲(chǔ)存、高效能、物理穩(wěn)定性、可移植性等。閃存廣泛使用于電子裝置，特別是便攜式電子裝置，例如數(shù)碼相機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、動(dòng)態(tài)圖像專家組-1 (MPEG-1)或動(dòng)態(tài)圖像專家組-2(MPEG-2)音頻層面III (簡稱為MP3)播放器、移動(dòng)電話、平板電腦等。該些電子裝置可使用各種界面協(xié)議，例如安全數(shù)字
(30)、微安全數(shù)字化50)、內(nèi)嵌式安全數(shù)字(&0)、內(nèi)嵌式多媒體卡(洲10、通用串行總線(USB)、快捷外設(shè)互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)(PCIe)、串行高級技術(shù)附件(SATA)等。
[0003]閃存通常有單位存儲(chǔ)單元(single-bit per cell)閃存和多位存儲(chǔ)單元(mult1-bit per cell)閃存兩種類型，單位存儲(chǔ)單元即單層式儲(chǔ)存或單電平單元(Single LevelCell，SLC)，技術(shù)特點(diǎn)是在浮置閘極與源極之中的氧化薄膜更薄，在寫入數(shù)據(jù)時(shí)通過對浮置閘極的電荷加電壓，然后透過源極，即可將所儲(chǔ)存的電荷消除，通過這樣的方式，每個(gè)存儲(chǔ)單元便能存儲(chǔ)Ibit的信息，每個(gè)存儲(chǔ)單元經(jīng)寫入后會(huì)有兩種可能的狀態(tài):“O”或“I”，這種技術(shù)能提供快速的程序編程與讀取，不過此技術(shù)受限于Si I icon efficiency的問題，但必須要由較先進(jìn)的流程強(qiáng)化技術(shù)(Process enhancements)，才能向上提升SLC制程技術(shù)。多位存儲(chǔ)單元，即多層式儲(chǔ)存或多電平單元(Multi Level Cell，MLC)，其技術(shù)特點(diǎn)是一個(gè)存儲(chǔ)單元可儲(chǔ)存多比特單位信息，每個(gè)存儲(chǔ)單元經(jīng)寫入后會(huì)有多于兩種可能狀態(tài)。例如圖1A所示的分柵式雙位存儲(chǔ)單元閃存(即一種2bits/cell FLASH存儲(chǔ)器)，這是一種共享字線式的分柵式閃存，該閃存相比堆疊柵閃存在編程和擦除的時(shí)候都體現(xiàn)出其獨(dú)特的性能優(yōu)勢。從圖1A上可以看出，該閃存包括:半導(dǎo)體襯底100，其上具有間隔設(shè)置的源極區(qū)域200和漏極區(qū)域300;字線400，設(shè)置于所述源極區(qū)域200和漏極區(qū)域300之間；第一存儲(chǔ)位單元500，位于所述字線400與所述源極區(qū)域200之間；第二存儲(chǔ)位單元600，位于所述字線400與所述漏極區(qū)域300之間，其中所述兩個(gè)存儲(chǔ)位單元500、600與所述字線400之間由隧穿氧化層700隔開，所述兩個(gè)存儲(chǔ)位單元500、600分別具有第一控制柵510、第一浮柵520和第二控制柵610、第二浮柵620，所述兩個(gè)控制柵510、610具有間隔地分別設(shè)置于所述兩個(gè)浮柵520、620上。所述兩個(gè)控制柵510、610為多晶硅控制柵，所述兩個(gè)浮柵520、620為多晶硅浮柵，所述字線400為多晶硅選擇柵，所述隧穿氧化層700為氧化硅層。兩個(gè)存儲(chǔ)位單元500、600共用一個(gè)字線400，組成一個(gè)存儲(chǔ)單元，可以節(jié)約所述閃存所占的芯片面積，所述源極區(qū)域200和漏極區(qū)域300之間間隔有兩個(gè)存儲(chǔ)位單元和一個(gè)字線，間距較大，即使隨著半導(dǎo)體制作工藝的不斷發(fā)展，半導(dǎo)體器件的尺寸不斷減小，也不容易發(fā)生短溝道效應(yīng)。在該閃存的實(shí)際應(yīng)用中，通過在字線400、兩個(gè)控制柵510、610以及源極區(qū)域200和漏極區(qū)域300上施加不同的編程電壓，可以將兩個(gè)單位(2bits)的信息分別存入到第一浮柵520和第二浮柵620(閃存存儲(chǔ)單元中存放電荷的部分)中，即分別對兩個(gè)存儲(chǔ)位單元500、600進(jìn)行編程(program)，貝Ijl個(gè)存儲(chǔ)單元可存取2bits的數(shù)據(jù)，每個(gè)存儲(chǔ)單元經(jīng)寫入后的可能狀態(tài):“00”，“10”，“01”，“11”，其中第一浮柵520和第二浮柵620都被編程時(shí)，對應(yīng)的分柵式雙位存儲(chǔ)單元的狀態(tài)為“II”，第一浮柵520和第二浮柵620都未被編程時(shí)，對應(yīng)的分柵式雙位存儲(chǔ)單元的狀態(tài)為“00”，如果僅僅是第一浮柵520或第二浮柵620被編程了，對應(yīng)的分柵式雙位存儲(chǔ)單元的狀態(tài)為“01”或“10”。顯然這種分柵式雙位存儲(chǔ)單元閃存的存儲(chǔ)器容量顯著增加，因此正被廣泛使用。然而，在分柵式雙位存儲(chǔ)單元閃存的編程方法中，由于兩個(gè)邏輯頁的數(shù)據(jù)被編程到一個(gè)物理頁中，因此為執(zhí)行編程操作而花費(fèi)的時(shí)間是相對長的并且執(zhí)行編程操作的過程是相對復(fù)雜的。此外，隨著讀取電流分布的數(shù)量的增加，讀取電流的分布之間的寬度變窄，導(dǎo)致讀取裕量(SensingMargin或read Margin)減少，這帶來了關(guān)于準(zhǔn)確讀取數(shù)據(jù)的顧慮。
[0004]目前對2bits/cellFLASH存儲(chǔ)器(即本文中指的圖1A所述的分柵式雙位存儲(chǔ)單元閃存)包含兩種存儲(chǔ)單元:一種是數(shù)據(jù)單元，其電阻狀態(tài)可變，用于存儲(chǔ)二進(jìn)制數(shù)據(jù);另一種是參考單元，其電阻狀態(tài)已知，用于讀取數(shù)據(jù)時(shí)，給數(shù)據(jù)單元提供判決參考，因此目前2bits/cell FLASH存儲(chǔ)器的讀取(read)操作基本分為兩種:
[0005]第一種是給數(shù)據(jù)單元和一個(gè)參考單元(Reference Cell，一般是選定一個(gè)存儲(chǔ)單元作為參考單元，其電阻記為Rref)施加相同的電壓，該電壓將參考單元置于“I I”狀態(tài)，在參考存儲(chǔ)單元中產(chǎn)生一個(gè)參考電流Iref，數(shù)據(jù)單元產(chǎn)生讀操作電流，用電流比較器比較數(shù)據(jù)單元和參考單元產(chǎn)生的電流大小，從而判斷出數(shù)據(jù)單元中存儲(chǔ)的信息，本發(fā)明中的存儲(chǔ)器即采用此方法
[0006]第二種是給數(shù)據(jù)單元和一個(gè)參考單元施加相同的恒定電流(Fixed Current)，該電流將參考單元置于“11”狀態(tài)，在參考存儲(chǔ)單元中產(chǎn)生一個(gè)參考電壓Vref，用電壓比較器比較數(shù)據(jù)單元和參考單元產(chǎn)生的電壓大小，從而判斷出數(shù)據(jù)單元中存儲(chǔ)的信息。
[0007]為了得到最佳的讀取判決裕量(SensingMargin，簡寫為SM，定義為參考單元電壓或電流與數(shù)據(jù)單元電壓或電流的差值的絕對值的最小值)，理論上，參考單元產(chǎn)生的參考電流Iref或參考電壓Vref信號應(yīng)等于數(shù)據(jù)單元產(chǎn)生的高低兩種電流或電壓信號的算數(shù)平均值，從而提高讀取準(zhǔn)確性。但是，在實(shí)際情況中，由于工藝參數(shù)偏差的存在，數(shù)據(jù)單元產(chǎn)生的高低兩種電流或電壓信號以及參考單元參考電流Iref或參考電壓Vref信號的實(shí)際值可能會(huì)偏離目標(biāo)設(shè)計(jì)值，從而導(dǎo)致讀取判決裕量降低。當(dāng)讀取判決裕量不能克服讀取電路本身的輸入失配時(shí)，則可能產(chǎn)生讀取錯(cuò)誤，影響存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)讀取可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種分柵式雙位存儲(chǔ)單元閃存的數(shù)據(jù)讀取方法，能夠避免參考單元在同一狀態(tài)下參考電流的變化，保證讀取判決裕量，提高分柵式雙位存儲(chǔ)單元閃存數(shù)據(jù)讀取的可靠性，同時(shí)避免不同批次產(chǎn)品之間的編程性能差異造成的良率損失。
[0009]為解決上述問題，本發(fā)明提出一種分柵式雙位存儲(chǔ)單元閃存的數(shù)據(jù)讀取方法，包括:
[0010]在所述分柵式雙位存儲(chǔ)單元閃存的每一行上選取多個(gè)分柵式雙位存儲(chǔ)單元作為每一行的參考單元，并將每個(gè)參考單元的狀態(tài)統(tǒng)一設(shè)置為“10”，而每一行上剩余的分柵式雙位存儲(chǔ)單元作為數(shù)據(jù)單元，并已存儲(chǔ)有數(shù)據(jù)；
[0011]對所讀取的數(shù)據(jù)單元和與其同一行的參考單元施加一相同的讀取電壓；
[0012]將所述同一行上的每個(gè)參考單元在所述讀取電壓下產(chǎn)生的電流乘以固定比例作為參考電流；
[0013]將所讀取的數(shù)據(jù)單元在所述讀取電壓下產(chǎn)生的電流與其同一行上的多個(gè)參考單元的參考電流的平均值進(jìn)行比較；
[0014]根據(jù)所述比較的結(jié)果判斷出所讀取的數(shù)據(jù)單元中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。
[0015]進(jìn)一步的，在所述分柵式雙位存儲(chǔ)單元閃存的每一行上選取若干個(gè)固定的分柵式雙位存儲(chǔ)單元作為每一行上的參考單元。
[0016]進(jìn)一步的，每一行上的參考單元均勻分布。
[0017]進(jìn)一步的，進(jìn)行所述比較之前，為每個(gè)數(shù)據(jù)單元選取的用于計(jì)算所述平均值的參考單元的數(shù)量大于等于4。
[0018]進(jìn)一步的，所述固定比例為10%?60%。
[0019]進(jìn)一步的，所述分柵式雙位存儲(chǔ)單元閃存在出廠前的測試期間時(shí)，基于所述讀取的數(shù)據(jù)單元的狀態(tài)不同，所述固定比例為50%?60%;所述分柵式雙位存儲(chǔ)單元閃存在出廠后的使用階段，所述固定比例為20%?30%。
[0020]進(jìn)一步的，所述的數(shù)據(jù)讀取方法還包括:在每次分柵式雙位存儲(chǔ)單元閃存按塊擦除或者編程清除數(shù)據(jù)或者重新寫入新的數(shù)據(jù)之后，對被所述按塊擦除的操作影響到的參考單元進(jìn)行重新編程，將其重新置為"10"狀態(tài)。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的分柵式雙位存儲(chǔ)單元閃存的數(shù)據(jù)讀取方法，將傳統(tǒng)的以參考單元處于“11”狀態(tài)下的電流為讀判斷基準(zhǔn)的方式，改為以參考單元處于“10”狀態(tài)下的電流乘以固定比例后作為讀判斷基準(zhǔn)，保證了讀取判決裕量，提高了分柵式雙位存儲(chǔ)單元閃存數(shù)據(jù)讀取的可靠性;并通過求取多個(gè)參考單元電流平均值的方式，避免了不同批次產(chǎn)品之間的編程性能差異而造成的良率損失;進(jìn)一步地，在每次分柵式雙位存儲(chǔ)單元閃存按塊擦除之后、進(jìn)行新一輪的數(shù)據(jù)讀取之前，均對各個(gè)參考單元進(jìn)行重新編程，將其重新置為"10"狀態(tài)，從而避免了參考單元“10”狀態(tài)的電流值受按塊擦除后的編程深度影響而發(fā)生變化的情況，進(jìn)一步提高了分柵式雙位存儲(chǔ)單元閃存數(shù)據(jù)讀取的可靠性。
【附圖說明】
[0022]圖1A是現(xiàn)有技術(shù)中分柵式雙位存儲(chǔ)單元閃存的某個(gè)雙位存儲(chǔ)單元的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖1B和圖1C是現(xiàn)有技術(shù)中分柵式雙位存儲(chǔ)單元閃存數(shù)據(jù)讀取操作中的"10〃狀態(tài)和"11 "狀態(tài)下的電流變化與分布；
[0024]圖2是本發(fā)明具體實(shí)施例的分柵式雙位存儲(chǔ)單元閃存的數(shù)據(jù)讀取方法流程圖；
[0025]圖3是本發(fā)明具體實(shí)施例的分柵式雙位存儲(chǔ)單元閃存的數(shù)據(jù)讀取方法中"10〃狀態(tài)和"11"狀態(tài)下電流分布