[发明专利]一种对多层非易失性存储器设备编程的方法

说明书

与相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2006年9月6日提交的韩国专利申请第10-2006-0085880号专利申请文件的优先权，在此作为参考并入其全文。

技术领域

本发明涉及一种非易失性存储器设备，更特别地，涉及一种对多层非易失性存储器设备编程的方法。

背景技术

闪存是一种形式的计算机存储器，其能够不需要消耗电源而保留数据，因此被称作非易失的。闪存可以被以块进行编程和擦除。

闪存将数据存储在被称作单元的浮栅晶体管的阵列中。在单层的闪存中，在每个单元中存储一位数据。在多层闪存中，通过在电荷的数个层之间进行区分在每个单元中可以存储超过一位的数据，所述电荷被存储在单元的浮栅中。

图1是表示闪存单个单元10的原理图。闪存由例如用硼离子掺杂的p型半导体衬底11组成。n型源区12和n型漏区13可以通过例如用磷、砷或锑离子被掺杂在衬底11中形成。浮栅14可以被形成在衬底11的上方，并且与衬底绝缘。控制栅15可以被形成在浮栅14的上方，并且与浮栅14绝缘。因为浮栅14被完全绝缘，被存储在浮栅中的电荷被俘获，因而不需要消耗电力就可以将数据保留在浮栅中。

闪存可以是NOR型存储器或NAND型存储器。每一种形式的闪存具有其自身的特点。例如，NOR型闪存利用被称作热电子注入的过程来俘获浮栅中的电荷，并依赖量子隧道效应来使浮栅放电。NAND型闪存利用量子隧道效应来进行俘获电荷和放电。

NAND型闪存设备可以被组织成串。图2表示了一串NAND型闪存的示例。所示串被200A物理地描绘，而200B描绘了其类似的电子原理图。每个串是一组串行连接的单元。每个串可以包括例如16或32个单元。每个串可以具有带有位线接触210的位线和一个或多个用于控制所述串的栅。例如，每个串可以具有选择栅220和控制栅230。所述串还可以具有浮栅240和单元源线250。

多个串可以被连接以形成页面。字线可以连接页面的每个串中的类似单元。多个页面可以被组织成块。图3表示了闪存的块的示例。闪存100具有控制字线(WL)、串选择线(SSL)和地选择线(GSL)的电压的X-解码器130。闪存100还具有用于控制位线(BL)的页面缓冲电路150。闪存100被组织成由串组成的块110。在图3中，表示了串110_1、110_2和110_M，然而可以理解在110_2和110_M之间可以存在任何数目的串。这里串110_1具有位线“BLe”，串110_2具有位线“BLo”。闪存100也被组织成页面。页面的示例被表示为110p。

每个串可以被连接到串选择线(SSL)、地选择线(GSL)、一连串标号WL<N-1>到WL<0>的字线(WL)、和普通的源线(CSL)，并且每个串可以具有串选择晶体管(SST)、地选择晶体管(GST)和一连串标号MCT<N-1>到MCT<0>的存储单元晶体管(MCT)。

在闪存设备中，浮栅中电荷的存在和程度影响着该单元的阈值电压。单元的阈值电压可以被理解为在电流开始从源流到漏之前施加到控制栅上所需的最小电压。因此，所述单元可以通过施加预定电压到控制栅并确定电流是否可在源极和漏极之间流动而被读取。在实际应用中，放大器可以被用来检测并放大所观测的电流。

在多层闪存中，多个分离层的电荷可以被存储在单元的浮栅中。例如，在2位多层闪存中，可以有四个分离层的电荷，所述电荷可以被存储在单元的浮栅中。在该情况中，单元可以依赖于在浮栅中俘获的电荷的层来展示四个独立阈值电压中的一个阈值电压。存储在单元中的电荷的层、和存储的数据值可以通过施加测试电压到控制栅和确定是否有电流通过来确定。对于2位多层闪存，需要测试电流是否处于多达3个分离的读电压来确定单元的状态。

多层闪存可以具有超过2位。例如，多层闪存可以具有3或更多位。3位闪存每个单元将具有8(2³)个状态，4位闪存每个单元将具有16(2⁴)个状态，5位闪存每个单元将具有32(2⁵)个状态等。这样的多层闪存的操作性阈值电压级别将被设定为超过可能值的范围，并且相邻的阈值范围可以通过余量被分离。因此，具有更高位数的闪存必须能够设定更窄范围内的电荷电平并具有更窄的余量。为了容纳这些更窄的范围和余量，电荷必须被以更高的精度加到单元上。将电荷加到单元的过程被称作“编程”。因此，用于多层闪存的编程需要更高的精度。

发明内容