[发明专利]用于阈值宽度控制的多级ONO快闪编程演算法

说明书

技术领域

本发明是关于存储装置及类似装置，特别是关于一种对闪存装置中具多级数据状态(multi-level data states)之存储单元之扇区(sectors ofcells))进行编程(programming)的方法。

背景技术

现有的众多不同种类及型态之存储能够储存计算机及相似种类之系统之数据。例如，随机存取存储(RAM)、动态随机存取存储(DRAM)、静态随机存取存储(SRAM)、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、电性可编程只读存储器(EPROM)、电性可抹除可编程只读存储器(EEPROM)以及闪存(flash memory)，目前皆可用于数据储存。

各种存储皆有其独特之优点与缺点。例如，动态随机存取存储(DRAM)与静态随机存取存储(SRAM)均允许逐次抹除一个位的数据，惟其会随电源之关闭而丧失其储存之数据。电性可抹除可编程只读存储器(EEPROM)虽然不需要额外之外接装置即可容易地抹除数据，却有数据储存密度较低、速度慢及高成本等缺点。反观，EPROM虽然较便宜、密度较高，但是不易抹除。

因为闪存兼备EPROM与EEPROM两者之优点，即前者之高密度及低成本，与后者之电性可抹除功能，所以闪存已成为一种备受欢迎之存储。闪存可被重写，且无需电源即能保留其数据，因而属于非挥发性存储。闪存被应用于许多可携式电子产品，例如：手机、可携式计算机及语音录音机等，亦见诸许多大型电子系统，例如：汽车、飞机及工业控制系统等等。

闪存一般是由许多存储单元(memory cells)所构成的，并以单一位为数据储存与读取之单位。存储单元一般是以热电子注入法(hotelectron injection)进行编程，并藉由Fowler-Nordheim穿隧(Fowler-Nordheim tunneling)或其它机制而抹除。半导体业的研发项目 一向是包罗万象，其中之一是半导体业一直渴望并致力让半导体芯片具有更高的装置缩紧密度(device packing densities)及拥有更多的存储单元。同样地，提升装置速度与效能，以让体积更小的存储装置储存更多的数据，亦是半导体业的另一项研发主题。

闪存单元组成可单独寻址(individually addressable)之单元或群组，该单元或群组是藉由地址译码电路(address decoding circuitry)而被存取，以执行读取、编程(program)或抹除操作。一般而言，个别存储单元通常包括适于储存位数据之半导体结构、适当之译码及选定群组电路、及为运作中之存储单元提供电压之电路。

抹除、编程及读取等操作通常是藉由对存储单元之某些终端施加适量电压而完成。在执行抹除或写入操作的过程中，施加电压以清除电荷或将电荷储存于该储存单元。在执行读取操作的过程中，施加适量电压以使电流在该存储单元中流动，其中，该电流之电流量反映该存储单元所储存数据之值。该存储装置包含合适之电路，该电路能感测已产生之存储单元电流，以判断已储存于该处之数据。之后，将该已储存之数据提供予该存储装置之数据总线终端，以供存在于采用该存储装置之系统中之其它装置存取。

编程电路控制存储单元之位是藉由对字线(wordline)发出讯号(该字线是扮演控制闸(control gate)角色)，及藉由改变位线连接(bitlineconnections)使得该位是藉由源极与漏极连接所储存。采用像热电子注入法之类的合适机制来编程存储单元通常会增大存储单元的阈值电压(threshold voltage)。在操作时，是利用具有编程(写入)、读取或抹除功能之外围译码器及控制电路，并透过与个别闪存单元相对应之位线及字线，对个别闪存单元进行寻址。抹除操作如同全面操作(blanketoperation)般执行，其中，阵列(array)或扇区(sector)内的所有存储单元可同时被抹除，且通常在存储单元内产生较低的阈值电压。

更详而言之，藉由合适之机制(例如，热电子注入法)可对单一位的闪存单元进行编程。以热电子注入法进行编程，牵涉到对控制闸施加较高之电压、把源极接地，以及将漏极连接至高于源极的预定电位。当所产生之电场够强，则电子会累积足够能量而从源极注入于ONO闪存之氮化物层。由于陷获电子(trapped electrons)的缘故，存储单元的阈值电压增大。陷获电子所引起之该存储单元阈值电压(以致于沟道电导(channel conductance))之变化，正是能够针对存储单元进行编程的原因。