[发明专利]用于对非易失性存储器进行非实时重新编程以实现较紧密的阈值电压分布的方法

说明书

技术领域

本发明涉及非易失性存储器。

背景技术

半导体存储器已越来越普遍地用于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、数字相机、个人数字助理、移动计算装置、非移动计算装置 及其它装置中。在最普遍的非易失性半导体存储器当中有电子可擦除可编程只读存储器 (EEPROM)及快闪存储器。在快闪存储器(也是一种类型的EEPROM)的情况下，与 传统的全特征EEPROM相比，可在一个步骤中擦除整个存储器阵列的内容或存储器的 一部分的内容。

传统EEPROM及快闪存储器两者均使用浮动栅极，所述浮动栅极定位于半导体衬 底中的沟道区域上方且与所述沟道区域绝缘。所述浮动栅极位于源极与漏极区域之间。 控制栅极提供于浮动栅极的上方且与浮动栅极绝缘。如此形成的晶体管的阈值电压受保 持于浮动栅极上的电荷量的控制。即，在接通晶体管以允许在其源极与漏极之间进行传 导之前，必须施加到控制栅极的最小电压量是由浮动栅极上的电荷电平控制。

某些EEPROM及快闪存储器装置具有存储元件，所述存储元件使用浮动栅极来存 储两个范围的电荷，且因此可在两种状态(例如，擦除状态与编程状态)之间进行编程 /擦除。所述快闪存储器装置有时称为二进制快闪存储器装置，因为每一存储元件均可存 储一个数据位。

多状态(还称作多电平)快闪存储器装置通过识别多个相异的容许/有效编程阈值电 压范围而实施。每一相异阈值电压范围对应于编码于存储器装置中的所述组数据位的预 定值。举例来说，当每一存储元件可放置在对应于四个相异阈值电压范围的四个离散电 荷带中的一者中时，所述存储元件便可存储两个数据位。

一般地，在编程操作期间施加到控制栅极的编程电压(Vpgm)作为量值随时间增 加的一系列脉冲而施加。在一种可能方法中，脉冲的量值随着每一连续脉冲而增加预定 步长(例如，0.4V)。Vpgm可施加到快闪存储元件的控制栅极。在编程脉冲之间的时 期中，进行验证操作。即，在连续编程脉冲之间读取并行地加以编程的一组存储元件中 的每一存储元件的编程电平，以确定其是等于还是大于所述存储元件被编程到的验证电 平。对于多状态快闪存储元件阵列来说，可对存储元件的每一状态执行验证步骤，以确 定存储元件是否已达到其数据关联验证电平。举例来说，能够在四个状态中存储数据的 多状态存储元件可能需要对三个比较点执行验证操作。

当编程EEPROM或快闪存储器装置(例如NAND(NAND)快闪存储器装置)时， 一般将编程电压施加到控制栅极且使位线接地，从而使得将来自存储元件的沟道的电子 注入到浮动栅极中。当电子累积于浮动栅极中时，浮动栅极变为带负电荷，且存储元件 的阈值电压升高以使得存储元件处于编程状态中。可在标题为“用于非易失性存储器的 源极侧自增压技术(Source Side Self Boosting Technique For Non-Volatile Memory)”的美 国专利6,859,397及标题为“在编程的存储器上进行检测(Detecting Over Programmed Memory)”的美国专利6,917,542中找到关于此编程的更多信息，所述专利的全部内容 以引用的方式并入本文中。

然而，如标题为“在邻近浮动栅极之间不具有不利的电场效应耦合的高密度非易失 性快闪存储器(High density non-volatile flash memory without adverse effects of electric field coupling between adjacent floating gates)”的美国专利5,867,429中所述，在选定的 存储元件的编程期间，相邻存储元件可由于场效应耦合而使其电荷状态发生改变，且所 述专利以引用方式并入本文中。一般来说，在场效应耦合的情况下，由于存储于相邻存 储元件中的电荷量发生变化而引起存储元件的阈值电压的偏移。举例来说，给定字线上 的存储元件可受到与同一字线上及相邻字线上的存储元件的电容耦合的影响。与邻近存 储元件最强的耦合致使先前编程存储元件的阈值电压偏移得更高。一组存储元件的阈值 电压分布同样扩宽。此是不当的，尤其对多电平存储元件来说，在所述多电平存储元件 中较紧密的阈值电压分布是有利的。

发明内容