[发明专利]非易失性存储器的多电平单元编程方法

说明书

发明领域

本发明是关于一种电子数据储存装置，具体而言，是关于一种非易失性多电平单元(MLC：multi-level-cell)半导体存储器装置及一种在对多单元(MBC)存储器内的多电平单元进行一系列编程时维持读取窗的持续时间的方法。

技术背景

已知为电子可擦除的可编程只读存储器(EEPROM)及闪存的以电荷储存结构为主的电子可编程的可擦除非易失性存储器技术已广泛应用于许多现代应用上。闪存被设计成可以单独编程及读取的存储器单元阵列。闪存内的读出放大器是用以测定储存于非易失性存储器内的数据或数值。在典型的检测机制里，通过被感测的存储器单元的电流是由一电流读出放大器与参考电流进行比较。

许多存储器单元结构可以用来作为EEPROM及闪存。随着集成电路越来越小，以电荷捕获介电层为主的存储器单元结构因为制造过程简单而越来越受到青睐。存储器单元结构介由捕获在捕获介电层内例如氮化硅层内的电荷的方式来储存数据。当负电荷被捕获时，存储器单元的起始电压会增加。存储器单元的起始电压是经由从电荷捕获层移除负电荷的方式来降低。

如图1所示，图1示出一种传统多单元编程方法100，该方法是依次对具四位的氮化物捕获存储器单元进行编程的流程图。方法100依次进行对氮化物捕获存储器单元的编程：首先从电平(level)I的编程(步骤110)开始，接着进行电平II的编程(步骤120)，接着进行电平III的编程(步骤130)。氮化物捕获存储器单元的顺序编程可能造成互补位扰乱(或第二位效应)，这进而由于高边界位移的影响而缩小了读取窗的宽度。以下将进一步参照图2对这一缺点加以说明。

图2示出说明氮化物捕获存储器单元内不同起始电压电平(level)的顺序编程的曲线图200。擦除后，曲线图200起初为电平0 210。在步骤1中，进行电平I的编程(步骤220)，其显示出起始电压分布225。在步骤2中，进行电平II的编程(步骤230)，其显示出一起始电压分布235。在步骤3中，进行电平III的编程240，其显示一起始电压分布245。每个编程顺序都将会造成较低Vt电平的高边界移动。在电平II编程230之后，在较低Vt电平的高边界右移，如225-2所示。符号ΔVt1227代表在电平I编程220中较低Vt电平的高边界位移量。在电平III编程240之后，电平I编程中的较低Vt电平的高边界右移，如225-3所示，而在电平II编程中较低Vt电平的高边界右移，如235-2所示。符号ΔVt2237表示电平II编程230中较低Vt电平的高边界的移动量。

对于一较高的Vt电平而言，会因互补位扰乱而引发较大的窗损失。结果，最高边界，H区域247，会产生对Vt移动量(ΔVt0，ΔVt1及ΔVt2)的主要影响。读取速度因为每个电平编程顺序皆由一被擦除Vt区域开始而变得较慢。

因此，需要一种多电平单元编程方法，该方法可降低或消除一存储器阵列中一或多个氮化物捕获存储器单元的较低Vt电平的高边界移动。

发明内容

本发明是提供一种改变氮化物捕获存储器单元的多位单元内的多电平单元编程顺序的新颖方法，其降低或消除编程步骤之间的起始电压移动，同时避免因互补位扰乱所引起对读取窗持续时间的抑制。本发明的氮化物捕获材料存储器单元的一适当实施例是SONOS单元。在第一实施例中，本发明是依下列顺序对具四个位的多位单元内的多电平单元进行编程的：编程第三编程电平(电平III)，将第一编程电平(电平I)及第二编程电平(电平II)编程至电平I，以及从第一编程电平编程第二编程电平。在第二实施例中，本发明是依下列顺序对具四位的多位单元内的多电平单元进行编程：编程第三编程电平(电平III)，编程第二编程电平(电平II)，及编程第一编程电平(电平I)。

广义而言，一具四位的氮化物捕获存储器单元的多位单元内的多电平单元的编程方法包括：在氮化物捕获存储器单元内执行电平III编程，该电平III的编程具有第三起始电压电平；在电平III编程后，在氮化物捕获存储器单元内进行电平II编程，电平II编程具有第二起始电压电平；及在电平II编程后，在氮化物捕获存储器单元内进行电平I编程，电平I编程具有第一起始电压电平；其中第三起始电压电平高于第二起始电压电平，且第二起始电压电平高于第一起始电压电平。

有利地，本发明因互补位状态的相互作用而产生一较快编程速度。本发明也有利地抑制由于互补位扰乱造成的读取窗损失。