[发明专利]编程多位闪存设备和相关设备的方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及闪存设备，并且具体涉及多位闪存设备和对其编程的方法。

背景技术

包括电可擦可编程只读存储器(EEPROM)的NAND闪存已被推荐为电可重写非易失性半导体存储器。在NAND闪存中，并排安置的存储单元的源极和漏极是串联连接的，并且存储单元的串联连接作为一个单元连接到位线。此外，沿行方向设置的所有或一半单元被同时写入其中或从中读出。最近，已经研发了能够使数据项保存在NAND闪速存储器中的一个单元的多值存储器。

常规多值存储器可以包括，例如，三个存储单元或状态“0”、“1”、“2”、“3”。当存储单元被擦除时，存储单元中的数据处于状态“0”。写入操作导致存储单元的阈值电压提到更高电平。当2位数据被保存在单个存储单元时，该2位数据被分成第一和第二页面数据。第一页面数据和第二页面数据是用地址切换的。

当数据被写入存储单元时，第一页面数据被写入然后第二页面数据被写入。当构成第一页面或第二页面数据的写数据是“1”时，存储单元的阈值电压在写入操作过程中不发生变化，从而存储单元中的数据保持不变。即数据没有被写入。当构成第一页面或第二页面数据的写数据是“0”时，存储单元的阈值电压在写入操作中发生改变。因此，存储单元中的数据发生变化，使得数据被写入。

通常假定处于擦除状态的存储单元中的数据是状态“0”，换言之，第一页面是“1”并且第二页面是“1”，导致“11”。首先，第一页面数据被写入存储单元。当写数据是“1”时，存储单元中的数据保持在状态“0”。当写数据是“0”时，存储单元中的数据转向状态“1”。

接下来，第二页面数据被写入。在这时候，当写数据“0”被从外部提供给由于第一页写入操作而其中数据已经变成状态“1”的存储单元时，存储单元中的数据处于状态“3”或“00”。而且，当数据“0”被从外部提供给由于第一页写入操作而其数据已保持在状态“0”的存储单元时，存储单元中的数据被置处于“2”或“01”。

此外，当数据“1”被从外部提供给由于第一页写入操作而其数据已变成状态“1”的存储单元时，存储单元中的数据被允许保持在状态“1”或“10”。此外，当数据“1”被从外部提供给由于第一页写入操作而其数据已保持在状态“0”的存储单元时，存储单元中的数据被允许保持在状态“0”或“11”。

在读出操作期间，首先读取第二页面数据然后读取第一页面数据。这样，当第二页面数据被读取时，如果存储单元中的数据处于状态“0”或状态“1”，则读出数据将是“1”。而且，如果存储单元中的数据处于状态“2”或状态“3”，则读出数据将是“0”。为此，当第二页面数据被读取时，仅仅通过一次判断操作就能够确定存储单元中的数据是处于状态“1”或低于状态“1”还是处于状态“2”或状态“2”以上。

相反，当第一页数据被读取时，如果存储单元中的数据处于状态“0”或状态“2”，则将要被读取的数据是“1”。如果存储单元中的数据处于状态“1”或状态“3”，则将要被读取的数据是“0”。因此，为了以下确定第一页需要总共三次读取操作：确定存储单元中的数据处于是状态“0”还是状态“1”或以上，确定存储单元中的数据是处于状态“1”或低于状态“1”还是处于状态“2”或状态“2”以上，以及确定存储单元中的数据是处于状态“2”或低于状态“2”还是处于状态“3”。

因此，常规存储器设备需要至少三个读取操作来确定存储单元中数据的状态。在美国专利6,288,935和6,522,580中讨论了试图确定常规操作中的读取次数的编程/读取多位数据的方法。然而，仍需要一种将多位数据编程到存储单元中的改进方法。

发明内容

本发明的一些实施例提供了编程多位非易失性存储器设备的方法。所述多位非易失性存储器设备包括具有多个存储单元的存储单元阵列和电耦合至存储单元阵列的存储部件。多位数据的第一位(FB)编程为从存储部件到存储单元阵列中的多个存储单元之一中。多位数据的第二位(SB)编程为使用数据反相从存储部件到存储单元阵列中的多个存储单元之一中。

在本发明进一步的实施例中，编程多位数据的第二位可以包括使用数据反相执行第一SB程序，执行第二SB程序和执行第三SB程序来提供多位数据的已编程第二位。

在本发明更进一步的实施例中，使用数据反相的第一SB编程操作可以包括在第一SB编程操作之后，将在第一SB编程操作之前其数据处于FB状态“10”的其中一个存储单元中的数据置为SB状态“10”。