[发明专利]非易失性存储器读取操作中的补偿电流

说明书

技术领域

本发明涉及用于非易失性存储器的技术。

背景技术

半导体存储器已经变得越来越普遍用于各种电子装置中。举例来说，非易失性半导体存储器用于蜂窝式电话、数码相机、个人数字助理、移动计算装置、非移动计算装置和其它装置中。电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)(包含快闪EEPROM)和电可编程只读存储器(EPROM)是最普遍的非易失性半导体存储器。

EEPROM和EPROM是可被擦除且将新数据写入或“编程”到其存储器单元中的非易失性存储器。所述两者均利用定位在半导体衬底中的沟道区上方并与所述沟道区绝缘的晶体管结构中的浮动栅极。所述浮动栅极定位在源极与漏极区之间。控制栅极提供在浮动栅极上方并与浮动栅极绝缘。晶体管的阈值电压由保留在浮动栅极上的电荷量控制。对于浮动栅极上的给定电平电荷，在晶体管“接通”以允许其源极与漏极区之间的传导之前，存在必须施加到控制栅极的相应阈值电压。

浮动栅极可保持一定电荷范围，且因此可编程到阈值电压窗内的任何阈值电压电平。阈值电压窗的大小由装置的最小和最大阈值电平定界，所述最小和最大阈值电平又对应于可编程到浮动栅极上的电荷的范围。阈值电压窗通常取决于存储器装置的特征、操作条件和历史。所述窗内的每一相异可解析阈值电压电平范围原则上可用于表示单元的确切存储器状态。

一些EEPROM和快闪存储器装置具有用于存储两个范围的电荷的浮动栅极，且因此可在两个状态(擦除状态与编程状态)之间编程/擦除存储器单元。此类快闪存储器装置有时称为二元快闪存储器装置。

通过识别由禁止范围分离的多个相异的容许/有效编程阈值电压范围来实施多状态快闪存储器装置。每一相异的阈值电压范围对应于存储器装置中所编码的数据位组的预定值。

当编程EEPROM(例如NAND快闪存储器装置)时，通常将编程电压施加到控制栅极且将位线接地。将来自沟道的电子注入到浮动栅极中。当电子聚集在浮动栅极中时，浮动栅极变为带负电，且存储器单元的阈值电压升高使得存储器单元处于编程状态中。关于编程的更多信息可参阅2003年3月5日申请的题为“Self Boosting Technique”的美国专利申请案10/379,608和2003年7月29日申请的题为“Detecting Over ProgrammedMemory”的美国专利申请案10/629,068，所述两个申请案均以全文引用的方式并入本文中。

存储在浮动栅极上的表观电荷可能由于基于存储在邻近浮动栅极中的电荷的电场耦合而发生移动。美国专利5,867,429中描述了这种浮动栅极到浮动栅极的耦合现象，所述专利以全文引用的方式并入本文中。与目标浮动栅极邻近的浮动栅极可包含处于同一位线上的相邻浮动栅极、处于同一字线上的相邻浮动栅极或处于相邻位线和相邻字线两者上且因此在对角线方向上在彼此对面的相邻浮动栅极。

浮动栅极到浮动栅极的耦合现象最显著地(但不排除其它地)发生于已经在不同时间被编程的数组邻近存储器单元之间。举例来说，可编程第一存储器单元以将某一电荷电平添加到其对应于某一数据组的浮动栅极。随后，编程一个或一个以上邻近存储器单元以将某一电荷电平添加到其对应于某一数据组的浮动栅极。在编程邻近存储器单元中的一者或一者以上之后，由于电荷对耦合到第一存储器单元的邻近存储器单元的影响，从第一存储器单元读取的电荷电平可能看上去不同于其被编程时的电荷电平。来自邻近存储器单元的耦合可使从选定存储器单元读取的表观电荷电平移动足够量，从而导致所存储数据的错误读取。

对于多状态装置来说，浮动栅极到浮动栅极的耦合效应受到较大关注，因为在多状态装置中，容许阈值电压范围和禁止范围(表示相异存储器状态的两个相异阈值电压范围之间的范围)比在二元装置中狭窄。因此，浮动栅极到浮动栅极的耦合可导致存储器单元从容许阈值电压范围向禁止范围移动。

随着存储器单元尺寸继续缩减，由于短沟道效应、较大的氧化物厚度/耦合比率变化和较多的沟道掺杂波动的缘故，预期阈值电压的固有编程和擦除分布会增加，从而减小邻近状态之间的可用分离。这种效应对于多状态存储器比对于仅使用两个状态的二元存储器更为重要。此外，字线之间以及位线之间的空间的减小还将增加邻近浮动栅极之间的耦合。

因此，需要具有一种有效处理前述浮动栅极耦合问题的非易失性存储器。

发明内容