[发明专利]页面擦除的非易失性半导体存储器

说明书

相关申请

【0001】本申请要求申请日2006年3月29日提交的美国临时申请 60/786897、申请日2006年9月11日提交的美国临时申请60/843593和2007 年3月8日提交的美国发明申请11/715838的权益。以上申请的所有教导通 过引用全部包括在本申请中。

背景技术

【0002】移动电子设备(诸如数字照相机、便携式数字助手、便携式音 频/视频播放器和移动终端)持续要求大容量的存储器，优选的是具有不断 增加的容量和速度能力的非易失性存储器。例如，现有可用的音频播放器可 以具有256M字节到40G字节的存储器用于存储音频/视频数据。由于数据需 要在电力缺失时保持，优选诸如闪烁存储器和硬盘驱动器的非易失性存储 器。

【0003】目前，具有高密度的硬盘驱动器可以存储40到500G字节的 数据，但相对而言体积较大。而闪烁存储器(也称为固态驱动器)由于其 高的密度、非易失性和相对于硬盘驱动器较小的尺寸而流行。闪烁存储器 技术基于EPROM和EEPROM技术。选择术语“闪烁”是由于不同于每一字 节单独擦除的EEPROM，其可以在同一时间擦除大量的存储器单元。本领域 内的普通技术人员可以理解闪烁存储器可以被配置为或非、与非或者其它 闪烁，其中与非闪烁由于其更为紧密的存储器阵列结构而在每给定区域具 有更高的密度。为了进一步讨论，所涉及到的闪烁存储器应该理解为任意 类型的闪烁存储器。

【0004】与非闪烁存储器的单元阵列结构包括n个可擦除块。每一块 被分为m个可编程页面，用于说明包括n个可擦除块的示例与非闪烁存储 器的单元阵列结构。在此例中，n＝2048。如图1到图3中所示，每一块被 分为m个可编程页面，其中，m＝64。

【0005】图3中示出每一页面包括(j+k)字节(×8位)。在此例中， j＝2048并且k＝64。该页面被进一步分为j字节数据存储区域(数据域) 和分开的k字节区域(空闲域)。K字节区域通常用于错误管理功能。

·1个页面＝(j+k)字节；

·1块＝m个页面＝(j+k)字节*m；

·总的存储器阵列尺寸＝n个块＝(j+k)字节*m*n。

【0006】在传统与非闪烁设备中，基于页面执行读取和编程操作，而 基于块执行擦除操作。所有的操作由命令驱动(参见三星的2Gb与非闪烁 规范：ds_k9f2gxxu0m_rev10，其在此全部引入)。

【0007】基于页面访问内部存储器阵列。在通过共用I/O引脚(I/O0 到I/O7)写紧随以地址的READ命令到设备之后开始读操作。如图4所示， 在少于tR(从闪烁阵列到页面寄存器的数据传输时间)的时间内，读出所 选择页面内的2112字节的数据并传输到页面寄存器。一旦2112字节的数 据从单元阵列中的所选择页面被读出并传输到数据寄存器，该数据寄存器 中的数据可以例如以每循环8位或者16位从该设备顺序读取。

【0008】传统的存储器阵列基于页面编程。对于编程操作，紧随以地 址和2112字节的输入数据的PROGRAM命令通过共用I/O引脚(I/O0到 I/O7)发送到该设备。在输入数据载入循环期间，2112字节的数据被传输 到数据寄存器，并且最终在少于t PROM(页面编程时间)的时间内被编程 到单元阵列的所选择页面，如图5所示。

【0009】基于块来擦除存储器阵列。对于块擦除操作，紧随以块地址 的BLOCK ERASE命令通过共用I/O引脚(I/O0到I/O7)被发送到该设备。 如图6中所示，在少于t BERS(块擦除时间)的时间内，擦除128k字节的 数据。参考与非闪烁规范(三星2Gb与非：d s_k9f2gxxu0m_r ev10)用于 详细说明设备操作。

【0010】如图7所示，与非单元串通常包括串联的一个串选择器晶体 管71、i个存储器单元72和一个接地选择晶体管73。根据处理技术每串 的单元数量(i)可以不同，例如，每串8个单元或者每串16个单元或者 每串32个单元。在现有的90nm和70nm技术中，每串32个存储器单元较 为普遍。此后，如图7所示，‘32’用于i。