[发明专利]非易失性闪存的操作方法

说明书

技术领域

本发明是有关于非易失性闪存元件，且特别是有关于一种多阶快闪存储单元的操作方法。

背景技术

多阶或多位快闪存储单元是一种可以不增加面积而增加存储元件储存数据量的解决之道。单位元存储单元可以储存“开”和“关”(通常记为“0”和“1”)两个状态，一个存储单元有n位，以二进制编码(binary encoding)可以储存2ⁿ个状态。图1绘示已知一种多位存储单元，标示为10。存储单元10在相对于半导体通道20具有对称的源极/漏极区16和18。通道20和栅极14被电荷捕捉层12分隔，且通道20以与栅极14两者与电荷捕捉层12之间分别以氧化层13和15隔开。在此结构中，电荷捕捉层12的左侧记为“左位”22；而右侧则记为“右位”24。

请参照图2，所示的存储单元10具有两个位，其可以储存2²或4个状态(“11”、“01”、“10”及“00”)。由于所累积的电荷是多位编程的关键，在电荷捕捉层12里具有更精确的电荷储存位置(charge placement)，则其位数以及状态数也就愈高，例如3位(2³＝8个状态)、4位(2⁴＝16个状态)或更高。请在参照图1，在栅极14以及区域18(其做为漏极)施加电压并将区域20(其做为源极)接地，可以编程右位24。当电子沿着通道移动时，其可以获得足够的能量由氧化层13穿隧到电荷捕捉层12。电子会聚集并且陷入于电荷捕捉层12接近漏极18或右位24之处。左位22也可以相似的方式，以区域16做为漏极；区域18做为源极，来编程。

在左位24所累积的电荷会改变存储单元的起始电压。图2绘示已知一种各种状态的起始电压分布的实例。在读取存储单元10时，可施加介于最高编程状态的最大值以及次高抹除状态的最小值之间的电压。例如，读取“01”(为说明起见，也可表示为电平1)时，施加于存储单元的电位是介于电平1分布的最右点和电平2分布的最左点之间。此区域可表示为“读取窗”。读取多位存储单元的方法如美国专利第6,011,725号所揭露者，其内容并入本案参考之。

编程时不会严重过冲(over shoot)起始电压是非常关键重要的。过冲将会导致存储单元读取错误。图2的编程分布(相对于单点)是过冲的结果。再编程循环会使得目标起始电压过冲，分布变得更宽。为能更准确地编程多位存储单元，典型的方法是增加漏极电压的阶差。在漏极施加均匀的脉冲。通常，编程脉冲是接着读取操作来验证存储单元的电平。当达到所需的起始电压时，脉冲的电压阶差(voltage step)减少。但，仍会造成较宽的编程分布。分布愈宽，则读取窗愈小。在存储单元施加电位通常均会对两个位造成影响，这是由于“双位效应”所造成的现象。因此，在一个位施加读取电压可能会使得另一个位上的电荷增加。对小的读取窗来说，额外的电荷将足以使得存储单元跳到下一个编程状态。

已知其它的编程方法如图3所示，其为编程到电平1的实例。在阶段1期间，经位线上施加到漏极的电位(VPPD)是阶段性增加；而经字线上施加到栅极的电位(VCVP)则是维持在一定值。例如，当编程到电平1时，一旦起始电压(Vt)达到线索电平(PV1′)，其比目标电压(PV1)低一些ΔV，则将方法转为阶段2。在步骤2中，漏极电位维持一定值，栅极电压减少，再阶段性增加，至编程循环的终点。栅极电位为阶段性，其目的是为了减缓编程的速度，以使编程的分布变窄。然而，进行此操作的电路却变得非常复杂。

发明内容

本发明需要一种编程多位存储单元的方法，其不需要复杂的电路或改变栅极的电位，即可以减小编程分布并扩大读取窗。

本发明实施例包括一种存储单元的编程方法。此存储单元在第一状态具有最大初始起始电压。存储单元将被编程至多个状态其中之一，其具有一个相对于最大初始起始电压的较高的目标起始电压。在最大起始电压和目标起始电压之间具有线索电压，该存储单元有漏极区。此方法包括利用具有第一宽度的编程脉冲，对该存储单元施加漏极电压；判断该存储单元是否已达到线索起始电压；以及若是该存储单元达到线索起始电压，则将编程脉冲宽度由第一脉冲宽度改变为第二脉冲宽度，其中第二脉冲宽度小于该第一脉冲宽度。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1是依照本发明一较佳实施例所绘示的已知一种多位快闪存储单元的剖面示意图。

图2是绘示已知多位存储单元的电位编程状态的起始电压的例示图。